微生物高细胞密度培养技术及其在食品添加剂生产中的应用

微生物高细胞密度培养具有减少培养体积、强化下游分离提取、缩短生产周期和减少设备投资等优点,已成为生化工程领域重点关注的研究课题之一,并在食品添加剂生产中逐步得到广泛应用。一些限制性因素如限制性底物、生长抑制性物质、溶解氧和发酵液流变学特性等,对高细胞密度培养的影响显著;选择合适的生物反应器,包括传统搅拌式生物反应器、气升式生物反应器以及新型的膜生物反应器和透析反应器等,是实现高细胞密度培养的保证;采取适当的培养控制策略,包括基于恒溶解氧、恒pH值、CO2释放速率、底物浓度和呼吸熵的反馈控制策略以及预设参数的非反馈控制策略,是实现高密度培养的关键。本文综述了高细胞密度培养的限制因素、生物反应器及培养控制策略方面的近期研究进展,介绍了该技术在虾青素、脂肪酶、植酸酶、二十二碳六烯酸、α-乙酰乳酸脱羧酶和L-乳酸等食品添加剂生产中的应用,并对微生物高细胞密度培养技术的发展前景进行了展望。