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高密度培养研究是发酵剂制备过程中重要的一环,对益生菌发酵乳制品的开发与应用具有重要的理论和实际意义。本文以一株具有良好益生特性的益生菌L. casei Zhang为研究对象,从培养基及培养条件的优化、底物抑制、营养物质的补充等方面进行研究,完成了益生菌L. casei Zhang的高菌体密度培养及益生菌发酵剂的制备。主要试验结果如下:1.培养基的优化:通过单因素试验、正交试验和响应面设计得到L. casei Zhang菌体干重(Y)对碳源(x1)、氮源(x2)、缓冲盐(x3)的多项回归方程为: Y= 2.30+0.47x1+0.59x2+0.22x3+0.18x1x2+0.16x1x3-0.047x2x3-0.25x12-0.27x22-0.084x32 + 0.100x1x2x3-0.41x12x2-0.039x12x3-0.20x1x22。并根据此方程得到了优化培养基:葡萄糖20.9g/L、大豆蛋白胨10.45g/L、酵母粉10.45g/L、磷酸氢二钾3.5g/L、乙酸钠14.6g/L、柠檬酸钠2.3g/L、MgSO4?7H2O 1g/L、MnSO4?5H2O 54mg/L、吐温-80 1g/L。L. casei Zhang在此增殖培养基中经37℃18h培养活菌数可达到4.78×109cfu/mL。2.培养条件的优化:通过单因素试验,得到较适培养条件为:温度37℃、摇床转速0rpm、起始pH6.5、接种量为1×106 cfu/mL。3.生长动力学模型的推导:在优化培养基及培养条件确定的条件下选用Logistic Equation作为L. casei Zhang细胞生长动力学模型,研究得出其方程为:4.发酵罐发酵条件的探索:在发酵罐(3L)中研究了不同培养条件和培养方式对L. casei Zhang生长的影响,结果为:培养温度:37℃接种方式:种子液预培养10h后按7%接种(1.5×108 cfu/mL)搅拌速度:300rpm中和剂:17.5%氨水pH值:5.9(起始pH6.5)通气条件:间歇通氮气200mL/2h培养方式:一次性加入补料所需营养物质培养基成份:葡萄糖8.08g/L、酵母粉8.02g/L、大豆蛋白胨12.8g/L、磷酸氢二钾3.18g/L、乙酸钠13.27g/L、柠檬酸钠2.12g/L、MgSO4?7H2O 0.88g/L、MnSO4?5H2O 47.77mg/L、吐温-80 0.88g/L。在此培养基及培养条件下发酵12小时,L. casei Zhang活菌数可达到3.0×1010cfu/ml.5. L. casei Zhang中试放大试验与菌粉的制备:在发酵罐较适培养基及培养条件的基础上,在发酵罐(30L)中得到活菌数为2.89×1010cfu/mL,将该发酵液制得发酵剂菌粉,活菌数可达4.0×1011cfu/g,活力为5.16u。