纖維床反應(yīng)器固定化細胞厭氧高產(chǎn)乳酸和丁酸的研究的開題報告

纖維床反應(yīng)器固定化細胞厭氧高產(chǎn)乳酸和丁酸的研究的開題報告一、研究背景與意義隨著全球能源危機的不斷加劇和環(huán)保意識的不斷提高，生物質(zhì)資源的利用已成為國際社會共同關(guān)注的熱點。生物質(zhì)發(fā)酵是一種利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)高附加值化學品和能源的途徑。其中，乳酸和丁酸被廣泛用于塑料、溶劑和制藥等行業(yè)。傳統(tǒng)的發(fā)酵方法采用游離細胞的方式，但由于細胞在發(fā)酵時易受到外界環(huán)境的影響和容易受到壓力、溫度等因素的影響，導致產(chǎn)品產(chǎn)量低、雜質(zhì)多。而固定化細胞技術(shù)則可以有效地解決這些問題，使得生產(chǎn)產(chǎn)品的速度和質(zhì)量都得到了明顯的提高。纖維床反應(yīng)器是一種常用的固定化細胞反應(yīng)器，其中細胞通過貼附在纖維質(zhì)料上的方式進行生長和繁殖。由于纖維床反應(yīng)器可達到高密度細胞培養(yǎng)，使得生物質(zhì)的利用率和發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量都得到提高，所以其應(yīng)用越來越廣泛。本研究旨在探討利用纖維床反應(yīng)器固定化細胞厭氧高產(chǎn)乳酸和丁酸的可行性，并進一步探究制約細胞高產(chǎn)的因素，以期提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量，為優(yōu)化生物質(zhì)發(fā)酵工藝提供理論和實踐依據(jù)。二、研究內(nèi)容和方法（1）構(gòu)建厭氧發(fā)酵模型選取適宜的細胞菌株和培養(yǎng)基，構(gòu)建固定化細胞發(fā)酵模型。通過對不同參數(shù)（如溫度、pH值、壓力等）的優(yōu)化，確定最適合細胞菌株生長和發(fā)酵的條件。（2）分析細胞高產(chǎn)的因素通過對發(fā)酵過程中細胞的代謝特性和產(chǎn)物水平進行監(jiān)測，分析影響細胞高產(chǎn)的因素，如產(chǎn)物抑制、物質(zhì)吸收速率和生長限制等。（3）探究優(yōu)化制約因素的方法通過對影響細胞高產(chǎn)的因素進行探究，尋找到最優(yōu)的制約因素的方式，如添加產(chǎn)物耐受劑、調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分等，以提高發(fā)酵產(chǎn)物的收率和品質(zhì)。（4）驗證模型可行性將最優(yōu)化的條件應(yīng)用于試驗驗證，檢測發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)率和品質(zhì)，以評估模型的可行性。三、預期成果通過本研究，預計能夠得到以下成果：（1）構(gòu)建厭氧發(fā)酵模型，找到最適合細胞菌株生長和發(fā)酵的條件。（2）分析影響細胞高產(chǎn)的因素，并提出優(yōu)化制約因素的方法。（3）通過試驗驗證，檢測發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)率和品質(zhì)，以評估模型的可行性。（4）為生物質(zhì)發(fā)酵工藝的優(yōu)化提供理論和實踐依據(jù)。四、研究難點（1）細胞的固定化穩(wěn)定性和耐受性的提高。（2）發(fā)酵條件的優(yōu)化，使其適應(yīng)不同的細胞菌株和發(fā)酵產(chǎn)物。（3）發(fā)酵反應(yīng)的監(jiān)測與控制，保證發(fā)酵過程的良好運行。五、參考文獻[1]DuarteJ.C.,RodriguesE.C.,MartinsyA.F.,RochaJ.M.S.,RodriguesA.E.(2003).Synthesisandcharacterizationoffibrousion-exchangematerialsforcellseparation.MacromolecularBioscience,3(1):46-51.[2]DwivediP.,VivekP.,SinghV.K.,MishraA.K.,SinghS.P.(2014).Immobilizedcelltechnologyforproductionoflacticacid.InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,71:127-141.[3]WangJ.,WangR.,JiS.,ZhangJ.,YueL.,LuX.(2019).Reviewofimmobilizedcelltechnologyforproductionoffatty