巨大芽孢杆菌发酵合成有机酸的条件优化

摘要

为提高巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）补料分批发酵体系的有机酸产量与底物转化率，采用摇瓶与5 L生物反应器，对培养基组分和发酵过程控制工艺条件进行优化，并建立在线耗氧速率（oxygen uptake rate, OUR）指导的发酵过程供氧调控策略及适宜的pH调节剂模式。结果表明：影响有机酸产量与底物转化率最主要的因素为碳源、MnSO₄·H₂O、pH值、供氧水平及pH调节剂组成；最佳发酵条件为以葡萄糖为碳源，添加0.1 g/L MnSO₄·H₂O,在5 L发酵罐内控制pH为5.5,采用OUR反馈进行适度供氧，使用体积比为8∶2的NaOH-氨水混合溶液作为pH调节剂；应用该优化配方及工艺，巨大芽孢杆菌发酵的有机酸最高产量达到165.61 g/L,糖酸转化率达到50.41%。研究结果能够高效提升有机酸生产效率和底物转化率，为工业化放大生产提供了实验依据。

关键词

发酵工程 / 巨大芽孢杆菌 / 有机酸 / 工艺优化 / 过程控制

基金资助

京津冀环境综合治理国家科技重大专项(2025ZD1203400)