SỰ LÊN MEN SORBOSE THEO PHƯƠNG PHÁP FED – BATCH SỬ DỤNG PULSE FEEDING VÀ MULTIPE FEEDING ĐỂ CẢI THIỆN NĂNG SUẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC VÀ THỰC PHẨM
SỰ LÊN MEN SORBOSE THEO PHƯƠNG PHÁP
FED – BATCH SỬ DỤNG PULSE FEEDING VÀ
MULTIPE FEEDING ĐỂ CẢI THIỆN NĂNG
SUẤT

1
GVHD: TS Trịnh Khánh Sơn
Nhóm 10: Đặng Thị Hoàng Dung
Lê Thị Mỹ Duyên
Nguyễn Thị Thảo Hà
Lê Thị Hồng Lụa
Phan Thị Ánh Nguyệt
Nguyễn Thị Thu Thủy
SỰ LÊN MEN SORBOSE THEO PHƯƠNG PHÁP FED – BATCH SỬ DỤNG
PULSE FEEDING VÀ MULTIPE FEEDING ĐỂ CẢI THIỆN NĂNG SUẤT
Bộ kỹ thuật hóa sinh và công nghệ sinh học, Viện công nghệ Ấn Độ, Delhi, New Delhi-
110 016, Ấn Độ.
Tóm tắt
Quá trình oxy hóa vi sinh từ D- sorbitol thành L-sorbitol bởi Acertobacter suboxydans là
một vấn đề quan trọng về mặt thương mại vì đó là quá trình hóa sinh duy nhất tổng hợp
vitamin C. Bước thiết yếu trong quá trình oxy hóa mẻ từ sorbitol thành sorbose là một
quá trình ức chế nghiêm trọng (severely inhibited) bởi sorbitol. Thiết kế phương pháp lên
men fed-batch thích hợp có thể loại bỏ các cơ chất ức chế vốn có và giúp cải thiện năng
suất sản xuất sorbose. Lên men theo phương pháp fed-batch được tiến hành bằng cách sử
dụng hai phương pháp bổ sung chất dinh dưỡng (nutrient feeding strategies). Với việc
lên men theo phương pháp fed-batch sử dụng pulse feeding, cùng với nồng độ sorbitol
cao (600 g/L) các chất dinh dưỡng khác được thêm liên tục vào bốn lần pulse mỗi lần là
0.5 lít khi nồng độ DO tăng. Lên men theo phương pháp fed-batch thực hiện trong 24 giờ

với năng suất sản xuất sorbose là 13.40 g/L/h và nồng độ sorbose cuối cùng là 320.48
g/L. Mặt khác, lên men theo phương pháp fed-batch sử dụng multiple feeds, hai lần
pulse, mỗi lần bổ sung 0.5 lít môi trường dinh dưỡng chứa 600 g/L sorbitol, sau đó thêm
vào 1.5 lít môi trường dinh dưỡng 600 g/L sorbitol với tốc độ bổ sung không đổi là 0.36
L/h cho đến khi năng suất làm việc của bình tối đa. Quá trình lên men sẽ hoàn tất trong
24 giờ với năng suất sản xuất sorbose được nâng cao là 15.09 g/L/h và nồng độ sorbose là
332.60g/L. Người ta đã nhận thấy nồng độ sorbose và năng suất đạt được bằng cách bổ
sung multiple feeding thì cao hơn so với việc sử dụng pulse feeding và vì vậy làm cho sự
lên men theo phương pháp fed-batch tốt hơn hẳn.
Từ khóa: sorbitol, sorbose, lên men theo phương pháp fed-batch, pulse feed, multiple
feed, nồng độ oxy hòa tan, Acetobacter suboxydans
2
GIỚI THIỆU
Quá trình lên men L-sorbitol là một bước trung gian trong việc sản xuất L- acid ascorbic
(vitamin C) bởi sự tổng hợp của Reichstein [1]. Đó là giai đoạn hóa sinh duy nhất trong
toàn bộ quá trình sản xuất. Nó bao gồm quá trình oxy hóa D-sorbitol thành L-sorbitol bởi
Acetobacter suboxydans. Quá trình oxy hóa hóa học của D-sorbitol dẫn đến việc hình
thành D và L-sorbose, trong khi sản phẩm của quá trình oxy hóa sinh học chỉ là L-
sorbose. Vì vậy, sản phẩm L-sorbitol của quá trình oxy hóa sinh học được sử dụng trong
ngành công nghiệp.
Quá trình lên men sorbose là một ví dụ quá trình lên men điển hình thể hiện việc ức chế
cơ chất rõ ràng. Trong một mẻ phản ứng ( a batch reactor), tốc độ quá trình oxy hóa giảm
trong khi nồng độ lúc đầu của sorbose tăng [2-4]. Quá trình oxy hóa sorbitol chỉ có thể
hoàn thành khi nồng độ sorbitol lúc đầu đạt đến 200 g/L trong khoảng thời gian thích
hợp. Tuy nhiên, khi nồng độ sorbitol lúc đầu trên 200g/L được sử dụng trong lên men mẻ
thì nồng độ sorbose sẽ giảm một cách đột ngột [2-4]. Vì vậy,quá trình này không thể đạt
được nồng độ sorbose cao (và do đó năng suất cao) trong lên men mẻ.
Để đạt được năng suất sorbose cao, dung tích làm việc của bình phản ứng phải chứa đựng
đủ lượng lớn sorbose tạo ra. Lên men theo phương pháp fed-batch, môi trường dinh
dưỡng chứa hàm lượng sorbitol rất cao có thể được thêm vào bình phản ứng, mà bình

phản ứng đó có một phần môi trường nuôi cấy với nồng độ sorbitol thấp. Do đó, nồng độ
sorbitol cuối cùng trong bình phản ứng có thể giữ tốt dưới mức bị ức chế. Trong lên men,
sự lên men có thể bị ức chế bởi cơ chất (which have inhibition due to substrate), lên men
theo phương pháp fed batch là một trong những quá trình thuận lợi nhất để đạt được tốc
độ gia tăng đặc trưng tối đa trong suốt quá trình nuôi cấy, dẫn đến việc oxy hóa cơ chất
nhanh hơn để tạo thành sản phẩm.
Hiệu quả của phương pháp bổ sung chất dinh dưỡng và thời gian nuôi cấy thích hợp
trong bình phản ứng là các thông số rất cần thiết để đạt được năng suất cao trong lên men
theo phương pháp fed-batch. Tốc độ hình thành sản phẩm cũng bị ảnh hưởng bởi sự thay
3
đổi phương pháp nuôi cấy. Đối với hệ thống lên men sorbose, việc cung cấp lượng
sorbitol cao cho quá trình lên men nên được ngăn chặn để tránh ức chế sự phát triển của
tế bào trong khi việc nuôi cấy một lượng nhỏ sorbitol dẫn đến việc giới hạn cơ chất, kết
quả là nồng độ sản phẩm cuối cùng thấp. Nồng độ và thời gian thích hợp nhất để thêm
vào sorbitol quyết định đến nồng độ cuối cùng trong bình phản ứng.
Một vài phương pháp nuôi cấy như nuôi cấy theo cấp số nhân, [4] thêm vào liên tục
(intermittent addition) [5] và nuôi cấy theo nồng độ gradient [6] đã được báo cáo trong
lên men sorbose theo phương pháp fed batch. Srivastava và Lasrado [4] đã khởi xướng
(initiated) sự lên men theo phương pháp fed batch với nồng độ sorbitol lúc đầu là 200
g/L và sau 10 giờ phát triển nó chuyển đổi thành fed-batch bằng cách bổ sung chất dinh
dưỡng có chứa 700 g/L sorbitol với tốc độ tăng theo cấp số nhân. Mori và các cộng sự [5]
sử dụng nồng độ sorbitol lúc đầu là 80 g/L và bột sorbitol được cung cấp lên men liên tục
cho sự nuôi cấy fed batch trong một quá trình lên men sử dụng DO-stat. Chúng cũng sử
dụng oxy tinh khiết cung cấp cho quá trình lên men để duy trì mật độ của oxy ở 2-3ppm.
Trong quá trình sử dụng gradient fed-batch được áp dụng bởi Bosjnak và các cộng sự [6],
nuôi cấy mẻ với nồng độ sorbitol lúc đầu là 120g/L được chuyển thành nuôi cấy fed-
batch trong 10 giờ phát triển. Chất dinh dưỡng có chứa nồng độ sorbitol cao (400g/L) sẽ
được bơm tới bình phản ứng với tốc độ bổ sung không đổi. Phương pháp nuôi cấy mà
chất dinh dưỡng được thêm vào gấp đôi với sự đo lường các thông số vật lý đa dạng như
nồng độ phá hủy oxy, pH, nhiệt độ vi sinh (microbial heat) và tốc độ tạo thành cacbon

dioxide ảnh hưởng nhiều hơn việc nuôi cấy các chất dinh dưỡng kết hợp với thời gian
nuôi cấy. Lee [7] đã có một bài báo cáo rộng rãi (extensively reviewed) về việc sử dụng
các chiến lược nuôi cấy đa dạng với việc kết hợp các thông số vật lý cho việc nuôi cấy
theo phương pháp fed batch của E.coli. Sử dụng nồng độ DO như là một chỉ số cho việc
nuôi cấy cơ chất trong các hệ thống lên men cũng đã được chứng minh rất tốt bởi Yano
và các cộng sự [8] cho việc nuôi cấy theo phương pháp fed-batch của Canidida brassicae
và Protaminobacter ruber. Các cuộc nghiên cứu, điều tra hiện tại sử dụng pulse feeding
4
and multiple feeding cho quá trình nuôi cấy sorbitol tinh khiết của quá trình nuôi cấy mẻ
của vi khuẩn Acetobacter suboxydans để oxy hóa vi khuẩn từ D-sorbitol thành L-sorbitol.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Hóa chất
Sorbitol được sử dụng trong nghiên cứu này là loại sorbitol thương mại (70 % w/w) được
cung cấp bởi các sản phẩm tinh bột của Anil M/s, Ahmedabad, Ấn Độ. Bột cao nấm men
(bột chiết xuất từ dịch nấm men), ammonium dihydrogen phosphate và magnesium
sulphate là những hóa chất tinh khiết đã được mua từ M/s Qualigens, Mumbai, Ấn Độ.
Tất cả các hóa chất thuộc loại thuốc thử phân tích (AR).
Vi sinh vật và sự hoạt hoá
Điều tra này được thực hiện bằng cách sử dụng NRRL B-72 chủng Acetobacter
suboxydans. Việc nuôi cấy được duy trì trên môi trường thạch nghiêng có thành
phần(g /L): sorbitol, 5.0; bột cao nấm men, 5.0; ammonium dihydrogen phosphate, 3.0;
magnesium sulphate,1.0; agar 20. pH ban đầu là 6.0. Sau khi nuôi cấy ở 30
o
C trong vòng
48 giờ mẫu được lấy ra và bảo quản ở 4
o
C.
Quá trình nhân giống (Inoculum Development)
Vòng sinh trưởng của vi sinh vật là từ ống thạch nghiêng được chuyển vào 0.01 lít môi
trường trong ống nghiệm có thành phần (g/L): Sorbitol, 5.0, bột cao nấm men, 5.0 ;

ammonium dihydrogen phosphate, 3.0; magnesium sulphate, 1.0, pH 6.0. Các ống
nghiệm được ủ ở 30
o
C trong 72 giờ. Sự tăng trưởng được đặc trưng bởi sự xuất hiện của
một màng mỏng trên bề mặt của môi trường và có độ đục đồng nhất. Sau đó được chuyển
vào bình có dung tích 1 lít có chứa 100 ml môi trường có chứa các thành phần (g/L):
sorbitol, 5.0 ; bột cao nấm men, 5.0 ; ammonium dihydrogen phosphate, 3.0; magnesium
sulphate , 1.0, pH, 6.0. Các bình được ủ trong một thiết bị rung lắc (Adolf Kuhner , Thụy
Sỹ) ở 30
o
C và 250 rpm. Sau đó chuyển vào thiết bị lên men khi nồng độ sinh khối khoảng
2.8 đến 3.0 g/L.
5
Quá trình lên men
Điều kiện lên men
Lên men theo phương pháp fed-batch đã được thực hiện trong thiết bị lên men có
dung tích 7.0 lít( Bioengineering AG, Thụy Sỹ) được trang bị hai tầng cánh khuấy tuabin
(two sets of flat blade turbine impellers). Dung tích làm việc là 4.5 lít. Tốc độ sục khí
(aeration) và tốc độ khuấy trộn tương ứng là 2.2 vvm và 700 rpm. Nhiệt độ được duy trì ở
30
o
C và độ pH ở 6.0 bằng cách tự động thêm NaOH 3N và HCl 3N.
Lên men theo phương pháp Fed-batch sử dụng Pulse Feed
Lên men theo phương pháp Fed-batch sử dụng Pulse Feed được bắt đầu như một mẻ
với nồng độ sorbitol ban đầu là 100 g/L. Nồng độ(g/L) của các chất dinh dưỡng khác; bột
cao nấm men, 5.0; ammonium dihydrogen phosphate, 3.0 và magnesium sulphate, 1.0.
Bốn lần sử dụng pulse feeds mỗi lần 0.5 lít, 600 g/L sorbitol cùng với tăng tỷ lệ các chất
dinh dưỡng khác mà chúng không được giới hạn, được bổ sung khi nồng độ oxy hòa tan
trong bình phản ứng tăng lên đột ngột (tại giờ thứ 7, 12, 15 và 20 ) cho thấy sự suy giảm
của nguồn carbon. Sự lên men được dừng lại khi tất cả các sorbitol trong môi trường đã

cạn kiệt cũng như được chỉ ra bởi việc tăng nồng độ DO (dissolved oxygen).
Lên men theo phương pháp Fed-batch sử dụng Multiple Feeds
Lên men theo phương pháp Fed-batch sử dụng Multiple Feeds được bắt đầu như một
mẻ với một nồng độ sorbitol ban đầu là 100g/L. Nồng độ các chất dinh dưỡng khác trong
môi trường như đã nêu trong lên men theo phương pháp Fed-batch sử dụng Pulse Feed.
Hai lần sử dụng pulse feeds, mỗi lần 0,5 lít môi trường dinh dưỡng có chứa 600 g/L
sorbitol (với tăng tỷ lệ các chất dinh dưỡng khác), sau đó thêm vào 1,5 lít môi trường
dinh dưỡng có chứa 600g/L sorbitol với tốc độ bổ sung không đổi là 0,36 L/h. Pulse đầu
tiên chất dinh dưỡng được thêm vào khi nuôi cấy trong pha log (sinh khối = 2 g/L ). Hơn
nữa việc bổ sung chất dinh dưỡng được thực hiện khi nồng độ oxy hòa tan trong các bình
phản ứng bắt đầu tăng cho thấy sự suy giảm cơ chất. Sau 2 pulse, cho môi trường dinh
6
dưỡng vào với tốc đô không đổi là 0.36 L/h (nồng độ Sorbitol 600 g/L) được duy trì cho
đến khi bình phản ứng đầy. Sự lên men kết thúc khi không còn sorbitol trong bình phản
ứng đã có sẵn như được chỉ ra bởi việc tăng nồng độ DO.
Nồng độ oxy hòa tan (DO )
Khảo sát nồng độ oxy hòa tan in situ Ingold, được sử dụng cho việc đo đạc nồng độ DO
trong thiết bị lên men. Nồng độ DO được chỉ định như % pO
2
.
Kỹ thuật phân tích
Nồng độ sinh khối
Mật độ quang học(OD) của các mẫu pha loãng phù hợp được đo ở 600 nm trong
UVIKON 930 đo ảnh phổ (spectrophotometer) ( Kontron Instruments, Hoa Kỳ). Sinh
khối được ước tính từ OD tương quan với nồng độ ( g/L), được xác định a priori như sau:
Nồng độ sinh khối của một khối lượng mẫu đã biết trước, được xác định sau khi đo
OD ở 600 nm. Một đường cong chuẩn đã được vẽ giữa OD của các mẫu và hàm lượng
sinh khối của chúng để đi đến mối tương quan sau đây.
Sinh khối ( g/L ) = 0.73 × OD
600

Nồng độ Sorbitol và Sorbose
Nồng độ sorbitol và sorbose ước tính bởi HPLC (Waters Associates, Mỹ) sử dụng
Supelcosil LC- NH
2
( Supelco, Mỹ) cột ( 25 cm x 4,6 mm ID ) trang bị máy dò RI và sử
dụng acetonitrile-water ( 75:25 ) như là dung môi với tốc độ dòng chảy 1 ml/phút ở nhiệt
độ môi trường.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Fed-batch Fermentation with Pulse Feed
7
Theo biểu đồ 1 cho thấy động học (the kinetics) của quá trình lên men theo phương pháp
fed batch với bốn lần pulse feed mỗi lần 0.5 lít chứa S
0
=
600 g/L sorbose. Quá trình lên
men được kết thúc trong 24h với nồng độ sinh khối và nồng độ sorbose cuối cùng lần
lượt là 12.24 và 320.48g/L. Quá trình lên men cũng chứng minh năng suất của sorbose là
13.35 g L
-1
h
-1
. Biểu đồ 1 cũng cho chúng ta thấy rằng nồng độ sorbitol tối đa trong phản
ứng của quá trình lên men này là 105 g/L ở 7.5h sau khi bổ sung pulse lần thứ nhất bao
gồm 0.5L môi trường chứa 600g/L sorbitol. Lượng sorbitol đã bổ sung lần thứ hai
(second sorbitol feed shot) cũng nhanh chóng được tiêu thụ, có lẽ do nồng độ sinh khối
cao (hoạt động) trong bình phản ứng. Tuy nhiên, hai lượng sorbitol cuối cùng không
những pha loãng nồng độ sorbose hiện tại (the existing sorbose concentration) mà còn
tốn thời gian dài hơn (4 – 5h) cho việc tiêu thụ tổng cơ chất (total substrate consumption).
Điều này có thể do ảnh hưởng của sự pha loãng đến kết quả việc không bổ sung sorbitol
sớm. Tuy nhiên, việc sử dụng Pulse feeding, nồng độ sorbitol cuối cùng được duy trì

dưới 200g/l (ức chế khi nồng độ cao) trong suốt quá trình lên men.
8
Fed-batch Fermentation with Multiple Feeds
Lên men theo phương pháp fed batch sử dụng pulse feed ( như miêu tả ở trên) chất dinh
dưỡng mới được thêm vào khi nồng độ DO tăng, điều này luôn luôn dẫn đến sự tăng cơ
chất, nồng độ, đồng thời có sự hao tổn nồng độ sản phẩm do các phản ứng sinh học. Điều
này có thể do gần cuối sự phát triển của mẻ (khi nồng độ cơ chất gần bằng không) thì
hoạt động nuôi cấy cuối cùng cũng bị suy giảm đi (deteriorates) và ở thời gian sinh
trưởng và tốc độ sản xuất trong suốt giai đoạn bổ sung cơ chất ở Pulse không phù hợp với
độ pha loãng. Do đó tốt nhất là bổ sung vào một ít chất dinh dưỡng mới (the fresh
nutrient feed shots ) trước khi kết thúc quá trình lên men ở pha log (exponential phase)
9
của sự tăng trưởng. Tương tự bổ sung cơ chất tuyến tính liên tục (continuous linear feed)
trái ngược việc bổ sung cơ chất một lần thì có thể tiếp tục cung cấp những chất dinh
dưỡng đang cạn kiệt (the depleting nutrients) và không nhất thiết phải pha loãng môi
trường lên men hiện có (the existing fermentation broth ) liên quan đến sinh khối và sản
phẩm. Để loại bỏ sự tích tụ nồng độ sorbitol cao quá giới hạn trong môi trường lên men,
người ta quyết định bổ sung các chất dinh dưỡng ở tốc độ tương đối chậm nhưng không
đổi là 0.36 L/h với S
0
=600g/L sau khi bổ sung pulse lần hai như được thể hiện ở biểu đồ
2. Người ta đã dự doán trước rằng trong suốt lúc bổ sung liên tục, sorbitol vào sẽ được
tiêu thụ một cách nhanh chóng bởi sự nuôi cấy phát triển một cách mạnh mẽ (the
vigorously growing cultur) và kết quả là không có việc pha loãng bởi vì bổ sung sorbitol
mới xảy ra trong trường hợp này sớm hơn trường hợp sử dụng pulse feed .
Động học của quá trình lên men fed batch sử dụng multiple feeds ( 2 pulse feeds với
0.5L, 600g/L, sau đó bổ sung vào môi trường tự nhiên (với 600g/L sorbitol) ở tốc độ là
0.36L/h) được thể hiện biểu đồ 2. Quá trình lên men được kết thúc trong 24h với năng
suất sorbose là 15.09 gL
-1

h
-1
. Nồng độ sinh khối và sorbose cuối cùng tương ứng là 12.64
và 332.60 g/L. Nồng độ và năng suất sorbose thu được bằng multiple feeding được thấy
là cao hơn so với pulse feeding. Sự cải thiện trong việc tích lũy và cải thiện năng suất
sorbose có thể được cho là do những lý do sau.
- Pulse lần thứ nhất được thêm vào trong suốt pha phát triển theo cấp số mũ
( exponential growth phase) của quá trình nuôi cấy do đó sự pha loãng là do sự
thêm vào môi trường mới không được thể hiện ở tất cả các giá trị của sinh khối và
cơ chất được quan sát, như trường hợp với pulse feeding có lẽ vì cơ chất cho vào
được sử dụng một cách nhanh chóng trong suốt thời gian bổ sung và sau đó quan
sát được rất ít sự ảnh hưởng của việc pha loãng trong việc bổ sung pulse lần thứ
hai và muộn hơn trong việc bổ sung không đổi (the constant feed). Sự phát triển
trong quá trình nuôi cấy đã chứng minh rõ ràng trạng thái ổn định giả (pseudo
steady state) đối với cơ chất và sinh khối trong suốt giai đoạn bổ sung không đổi
cho thấy việc bổ sung dinh dưỡng mới (the fresh nutrient feeding) làm cho cân
10
bằng một cách chính xác sự tăng trưởng và tốc độ tạo thành sản phẩm của sự nuôi
cấy.
- Ngoài ra sự bổ sung sorbitol trong giai đoạn bổ sung không đổi thì về cơ bản đã
duy trì tốc độ sản xuất luân chuyển cao ( high turn over production rates) và sự
nuôi cấy phát triển một cách mạnh mẽ ( đặc biệt với bất cứ độ pha loãng nào), cuối
cùng kết quả quá trình lên men đạt được năng suất cao. Nồng độ sorbose cao
(332.60 g/L) và năng suất sorbose cao ( 15.09gL
-1
h
-1
) thu được từ sorbitol bằng
multiple feeding thì tốt hơn so với pulse feeding .
Điều đó khá thú vị trong việc so sánh năng suất của quá trình lên men này với những

quá trình lên men trong các báo cáo khoa học khác (the literature reported
fermentation). Srivastava và Lasrado [4] đã thu được năng suất 12.6gL
-1
h
-1
bằng cách
bổ sung theo cấp số mũ ( exponential feeding) . Mori và các cộng sự [5] sử dụng
nguồn oxygen tinh khiết và bổ sung bột sorbitol để quá trình lên men tăng năng suất
đến 44.85 gL
-1
h
-1
. Bosjnak và các cộng sự [6] có được năng suất 11.62 gL
-1
h
-1
bằng
lên men fed batch gradient. Công việc hiện tại là chứng minh năng suất đạt 13.35 gL
-
1
h
-1
của pulse feeding và 15.09 gL
-1
h
-1
của multiple feeding của chất dinh dưỡng trong
phương pháp lên men fed batch, điều đó thì cao hơn so với những nghiên cứu trên
ngoại trừ của Mori và các cộng sự. Tuy nhiên, việc sử dụng bột sorbitol và nguồn
oxygen tinh khiết để lên men được sử dụng trong các cuộc nghiên cứu của họ không

thì có khả thi về mặt kinh tế trong lên men công nghiệp theo quy mô lớn.
KẾT LUẬN
Sự cạn kiệt cơ chất trong quá trình lên men từ sorbitol thành sorbose được chỉ ra bởi sự
tăng lên đột ngột nồng độ oxy hòa tan. Sự cạn kiệt chất dinh dưỡng(cơ chất ) trong quá
trình lên men từ sorbitol thành sorbose bởi Acetobacter suboxydans đã bị loại bỏ bằng
cách áp dụng kỹ thuật "bổ sung khi cơ chất cạn kiệt ". Thiết kế lên men theo phương
pháp fed-batch sử dụng pulse-feed đã được thực hiện. 0.5 lít môi trường sorbitol( có chứa
11
600 g/L sorbitol ) là thêm vào trong bốn pulse-feed, mỗi một lần ngắn ( pulse) có dấu
hiệu do sự gia tăng đột ngột nồng độ DO trong quá trình lên men. Việc này dẫn đến tổng
năng suất của sorbose là 13.35 gL
-1
h
-1
và nồng độ sorbose cuối cùng là 320.48 g/L. Trong
một phương pháp fed-batch khác thiết kế hai lần ngắn, ( pulse ) của chất dinh dưỡng tự
nhiên (0.5 lít, nồng độ sorbitol 600 g/L ) đã được thêm vào và sau đó chất dinh dưỡng tự
nhiên được cung cấp không đổi (nồng độ sorbitol 600 g/L ) được duy trì với tốc độ 0,36
L/h trong các bình phản ứng cho đến khi nó đầy. Dựa trên kết quả quá trình lên men theo
phương pháp fed-batch nồng độ sorbose tích lũy được là 332,60 g/L với tổng năng suất là
15,09 gL
-1
h
-1
. Theo pulse feed, bổ sung cơ chất chậm và liên tục trong suốt thời gian phát
triển theo cấp số nhân sẽ thu được nhiều lợi ích trong việc cải thiện năng suất lên men
cũng như hàm lượng sinh khối và sản phẩm hiện tại không giảm đáng kể trong bình phản
ứng. Hàm lượng sorbose cao và năng suất thu được cho thấy quá trình lên men theo
phương pháp multiple feeding tốt hơn quá trình lên men theo phương pháp pulse feeding.
REFERENCES

[1] Bourdant, J. (1990) Microbial processes for ascorbic acid synthesis: A review.
Enzyme Microb. Technol. 12: 322-329.
[2] Damodaran, M. and S. S. Subramanian (1951) Bacterial oxidation of sorbitol to
sorbose. J. Sci. Ind. Res. 5(10): 7-13.
[3] Bonomi, A., E. F. P. Augusto, N. S. Barbosa, M. N. Mattos,L. R. Magossi, and A. L.
Santos (1993) Unstructured model proposal for the microbial oxidation of D-Sorbitol to
L-Sorbose. J. Biotechnol. 31: 39-59.
[4] Srivastava, A. K. and P. R. Lasrado (1998) Fed-batch sor-bitol to sorbose
fermentation by A. suboxydans. Bioproc. Eng. 18: 457-461.
[5] Mori, H., T. Kobayashi, and S. Shimizu (1981) High den-sity production of sorbose
from sorbitol by fed-batch cul-344 Biotechnol. Bioprocess Eng. 2000, Vol. 5, No. 5
ture with DO-stat. J. Chem. Eng. Jpn. 14: 65-70.
12
[6] Bosjnak, M., P. Pintar, and K. Gomercic (1991) Gradient fed-batch culture as
efficient microbial oxidation method. Med. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent. 56: 1723-
1730.
[7] Lee, S. Y. (1996) High cell-density culture of Escherichia coli: Reviews. TIBTECH
14: 98-105.
[8] Yano T., M. Kurokawa, and Y. Nishizawa (1991) Opti-mum substrate feed rate in
fed-batch culture with the DO-stat method. J. Ferment. Bioeng. 71: 345-349. [Received
June 22, 2000; accepted September 22, 2000]
13
14