[发明专利]一种鼠李糖脂发酵过程中的泡沫控制方法

说明书

本发明公开了一种鼠李糖脂发酵过程中的泡沫控制方法。本发明公开的鼠李糖脂发酵过程中的泡沫控制方法，包括以下步骤：将铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)在发酵培养基中进行发酵培养，发酵前期将发酵液的pH控制在5.0‑8.5，发酵罐压力控制在0.01‑0.035MPa，发酵中期将发酵液的pH控制在5.0‑6.5，发酵罐压力控制在0.015‑0.05MPa，发酵后期将发酵液的pH控制在5.0‑7.5，发酵罐压力控制在0.015‑0.04MPa。本发明提供的发酵工艺可以有效解决鼠李糖脂发酵过程中的起泡引起的逃液问题，同时后分离工艺无需考虑消泡剂的去除，该发酵工艺操作简单，适合工业化生产鼠李糖脂。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种鼠李糖脂发酵过程中的泡沫控制方法。

背景技术

鼠李糖脂是一种无毒，无污染，能生物降解，具有良好的选择性和专一性的阴离子表面活性剂，具有良好的表面活性，在医药、食品、化妆品、环境保护等众多工业领域有独特的应用前景。虽然其应用性能良好，但由于它是一种阴离子表面活性剂，需在通气搅拌条件下进行好氧发酵，而在通气搅拌发酵过程中会产生大量泡沫，过多的泡沫是阻碍发酵正常进行的一个重要因素；此外若泡沫控制方法不当，泡沫溢出会带出菌体细胞和发酵液，容易染菌。特别当发酵产物是表面活性剂，发酵过程中产生的泡沫更稳定，限制了整个行业的工业化生产。目前常用的消泡方法有物理消泡法、机械消泡法和化学消泡法。物理消泡法和机械消泡法的消泡效果经多个团队实验发现效果并不明显。化学消泡法即加入消泡剂，消泡剂选用不当可能会影响菌体代谢，而且在后处理过程中消泡剂难以分离，因此需要开发一种抑制泡沫的工艺。

工业上鼠李糖脂产量较高的工艺主要采用植物油为碳源，原因是植物油在作为碳源的同时也可作为消泡剂。但利用植物油作消泡剂存在一定的风险，在大量泡沫存在的情况下，植物油用量增加会导致发酵液含油量提高，发酵液易乳化，难以分离。发酵过程中亦有通过乙醇进行消泡的工艺，但乙醇的加入会导致菌体代谢异常，影响产量。因此，鼠李糖脂发酵过程需要一种可减少泡沫且不影响目标产物产量的方法。

目前，鼠李糖脂主要是利用铜绿假单胞菌通过液态发酵的方法获得。由于鼠李糖脂是一种良好的生物表面活性剂，具有优良的发泡、乳化等作用，因此发酵罐内会产生大量体积微小、结构致密的泡沫，可能造成泡沫逃液现象。降低发酵罐装液量可在一定程度上缓解上述问题，但会降低发酵罐的有效利用体积，影响发酵效率。因此开发一种有效的抑制泡沫方法，可减少鼠李糖脂发酵过程中的起泡量，并能提高设备利用率，提升生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是鼠李糖脂发酵过程中起泡严重引起的逃液问题。

为解决上述技术问题，本发明根据鼠李糖脂发酵过程中的起泡情况，将整个发酵周期分为三个阶段，分别为发酵前期、发酵中期和发酵后期，通过在不同的发酵阶段调节发酵液pH大小和发酵罐压力的高低，抑制发酵过程中泡沫的产生。

在对铜绿假单胞菌进行发酵培养生产鼠李糖脂的发酵前期，需要大量通气和高搅拌转速来保证菌种对氧气的需求，利于菌体生长。发酵中期是鼠李糖脂的快速合成阶段，此时鼠李糖脂的存在会导致在搅拌和通气的条件下产生大量泡沫，此外发酵液粘度略有增加，导致产生的泡沫更加稳定。发酵过程中抑制泡沫的工艺一般有两种；通过连接溢流罐或加入化学消泡剂。前者泡沫进入溢流罐液化后再采用蠕动泵将其泵回发酵罐中继续发酵，但此方法泡沫液化慢，因此仍需加入化学消泡剂，并会增加染菌风险。在发酵后期，菌体生长速度降低，鼠李糖脂含量较高，发酵罐的逃液现象更为明显，此时需要控制pH在中性范围，由于菌体处于老化状态，偏酸性或偏碱性环境均可能会引起菌体自溶。