大豆糖蜜为底物的苜蓿中华根瘤菌SEMIA 135分批补料发酵生产胞外多糖的放大工艺优化

来自巴西的研究团队为解决微生物胞外多糖(EPS)生产成本高的问题，以苜蓿中华根瘤菌(Ensifer meliloti) SEMIA 135为研究对象，采用大豆糖蜜替代传统碳源，通过摇瓶-5L生物反应器两级放大体系优化分批补料工艺。研究证实无酵母提取物时EPS产量达14.4 g·L-1（较分批培养提升67%），产物具9.266×107 Da高分子量及203°C热稳定性，为工业化生产提供了经济高效的解决方案。

　　

这项研究探索了如何将苜蓿中华根瘤菌(Ensifer meliloti) SEMIA 135生产胞外多糖(exopolysaccharide, EPS)的工艺从摇瓶放大至5升规模的分批补料生物反应器。创新性地采用大豆加工副产品——大豆糖蜜作为经济型营养源，通过系统优化培养参数显著提升产量。

在摇瓶阶段，团队测试了30-50 g·L^-1糖蜜浓度梯度，发现添加矿物盐即可替代昂贵的酵母提取物，而过高糖蜜浓度反而抑制EPS合成。放大至生物反应器后，在200 rpm转速和1.25 vvm通气量条件下，分批补料模式使EPS产量飙升至14.4 g·L^-1，较传统分批模式提高67%。

该EPS展现出卓越的理化特性：分子量高达9.266×10⁷道尔顿(Da)，pH7时zeta电位-36.03 mV显示典型聚阴离子特性。流变学分析符合Herschel-Bulkley模型，高温耐受性突出（熔点203°C），这些特性使其在食品增稠剂、医药载体等领域具应用潜力。

研究特别强调了大豆糖蜜的经济价值——其成本仅为甘露醇的2%，结合分批补料工艺的产量优势，为微生物EPS的工业化生产提供了兼具性价比和可持续性的解决方案。通过优化培养策略与廉价底物的协同作用，该工作为生物聚合物规模化生产树立了新标杆。