灵芝是中国传统的名贵药用真菌,现代医学研究表明灵芝酸具有抗癌和抗艾滋病、灵芝多糖具有免疫抗癌等生物活性.该论文采用灵芝菌丝体发酵来生产灵芝酸和灵芝多糖,着重开展了有关发酵工程的研究.提出了补料发酵同时生产灵芝多糖和灵芝酸的生物过程.首先,实验表明乳糖有利于灵芝细胞生长、胞内多糖和灵芝酸生产;再通过采用一种简单有效的补料策略,即残糖浓度在5-10g/L时补糖,不但可以避免相对较高的乳糖起始浓度(>35g/L)对单位细胞灵芝酸合成的抑制作用,而且可以显著提高灵芝酸的总产量和生产率,同时细胞量、灵芝多糖产量和生产率也获得显著提高.在该研究之前,还未见灵芝细胞高密度培养(>20g/L)的文献报道.就乳糖对细胞生理代谢的影响进行了较深入的研究.灵芝细胞中β-半乳糖苷酶酶活的存在表明在灵芝细胞中乳糖透性酶系统的存在,且观察到乳糖对β-半乳糖苷酶合成的诱导作用.无论在摇瓶或生物反应器中,乳糖补加均能提高α-磷酸葡萄糖变位酶酶活与灵芝胞外多糖产量,这表明通过添加乳糖我们可以促使代谢流更多地向胞外多糖合成途径迁移.在灵芝深层发酵过程实验室放大中,研究表明氧供应是一个关键因子.起始体积氧传递系数(K<,L>a)和溶氧浓度(DO)显著影响灵芝细胞生长、细胞形态和代谢物合成.灵芝酸的产量与生产率随着起始K<,L>a增大而增大;当起始K<,L>a为96.0 h<-1>时,灵芝酸的产量与生产率是K<,L>a为16.4 h<-1>时的1.8倍.当DO控制在10﹪的空气饱和度时,细胞处于氧限制状态;并且实验结果表明氧限制有利于提高灵芝酸含量,但灵芝细胞生长受到限制.为获得更多的细胞量、胞内多糖和灵芝酸的产量,该深层发酵过程中DO应控制在25﹪的空气饱和度以上.该论文的又一个主要工作是着重研究了灵芝细胞静态培养过程从摇瓶到反应器规模的放大.研究表明静态培养过程的关键放大因子是起始体积氧传递系数(K<,L>a)、单位体积发酵液的表面积(A<,s>)和转入静态培养前的菌球大小.当起始K<,L>a为2.1 h<-1>时,细胞形态发生了显著变化,即发酵液表面形成一层白色菌丝体,同时灵芝酸含量与产量均获得大幅度增加.