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發酵菌種的新一代擴大培養技術和裝置
  發布時間:2020-02-12    供稿部門:

  項目概況 

  在生物發酵領域,菌種的擴大培養是發酵工藝的重要環節。細菌和酵母的菌種須經多級液體深層發酵罐擴大培養,一般地,液體菌種每級發酵罐只擴大十倍。在某些絲狀菌的純種發酵中,由于缺乏專業設備和配套的工藝,孢子菌種的大規模制備仍然依賴繁瑣的全手工操作,是該行業的工藝瓶頸。例如,我國檸檬酸發酵行業使用三角瓶制備麩曲孢子菌種,每個發酵生產罐需要100200瓶,全國每年需要100200萬瓶麩曲孢子,不僅耗費大量人工,而且菌種的品質不易控制,接種過程繁瑣,染菌風險高。 

  本成果首創了一項在密閉正壓無菌空間規模化制備固態菌種的技術和裝置,篩選優化了新型廉價的固態培養基質,用于發酵菌種的擴大培養。 

  市場前景 

  本成果實現了黑曲霉菌種孢子純培養的規模化和機械化制備,降低勞動強度,大幅度提高生產效率,減少用工量,降低發酵染菌風險。估算僅國內檸檬酸行業的市場容量就超過300臺。 

  與液體深層發酵制備的液體菌種相比,固態菌種可以儲存數天甚至數月,因而,使用固態菌種在發酵生產上更簡便,更靈活。因此,如果將本成果的技術和裝置擴展應用于規模化制備其他微生物的固態菌種,替代12級液體菌種擴培罐,國內市場容量有望達到數千臺。 

  技術特點 

  本成果在第一代設計的基礎上,研制了一種結構簡單的回轉式固態生物反應器,通過可變姿態的杠桿式載車,將反應器的靜態固體培養與動態回轉混合耦合在同一個罐體,菌種在一種新型廉價的培養基質上生長繁殖,菌種的整個培養過程在封閉的正壓系統中進行。 

  該裝置結構簡單可靠,無內攪拌,無動密封,造價低。由于實現了機械化及培養溫度的自動控制,操作簡單,大幅度減少人工,使菌種制備的成本大幅度降低。采用原位培養和無菌水洗脫菌種的技術路線,具備靜置培養、間歇式混合、無菌水在線流加、菌種洗脫及無菌管道在線移種等功能,菌種的整個培養過程是在一個封閉的系統內進行的,更利于降低染菌風險。對于絲狀菌,配置過濾部件,可以進一步濾除菌絲,獲得較純的孢子懸液。 

  研究階段 

  該成果已在境內外形成了較為全面的知識產權布局:ZL 201310553403.4ZL 201720669492.2ZL 201730234877.1ZL 201730234086.9CN 201510474799.2HK 17109827.1EP 16832341.8US 15/750,126TH 1701007898 

  投資與效益分析 

  對于發酵設備生產企業,幾乎無需增加固定資產投資。由于該技術和裝置是對發酵行業現有菌種擴培方式的變革,一方面,需要一個開拓市場及發酵企業接受的過程;另一方面,該項目有較全面的專利布局,且沒有競爭者,有市場定價權,進而有較高的利潤。

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