溶氧振荡对聚β羟基丁酸混合培养过程的调控作用

研究生物可降解塑料PHB(Polyβ hydroxybutyrate)生产的低成本和高产率发酵。采用廉价碳源———废食品糕点作为原料 ,其中同时具有葡萄糖和乳酸。培养是在同一 5L发酵罐中先后接入 2种细菌 ,先由乳酸杆菌Lacto bacillusdelbrueckii消耗葡萄糖产生乳酸 ,再由真养产碱菌Ralstoniaeutrophus消耗乳酸产生PHB。本文应用混沌控制理论设计溶氧振荡来协调混生菌矛盾的生理需求 ,同时改变振荡节律激励细胞的代谢能。考虑真养产碱菌在乳酸里的代谢 ,有异养和真养两种途径 ,其中两种重要代谢通量 ,生物氧化能ATP和还原能NADPH ,能够反映混生菌细胞的生理状态 ,二者都与供氧密切有关。实验通过取样进行细胞破碎后 ,由荧光分析仪监测不同发酵阶段的ATP和NADPH ,发现 2种代谢能随着溶氧控制的不同节律变化而起伏 ,溶氧节律振荡能够使混合培养的PHB的浓度比常规供氧方法提高 1倍。

混沌控制在聚β-羟基丁酸混合培养过程中的应用

在研究混沌建模的基础上开发了PHB(聚 β 羟基丁酸 )混合培养过程供氧的节律控制方法 .在PHB混合培养体系中 ,二种菌共存于同一发酵罐 ,其中乳酸杆菌首先消耗葡萄糖产生乳酸 ,与此同时真养产碱杆菌消耗乳酸最终产生PHB .这是两个相互耦合的过程 ,前者为需氧过程 ,后者为厌氧过程 .实验证明供氧的节律控制能够协调互相矛盾的两种代谢过程 ,是多菌共存生态系统优化控制的新尝试 .