基于碘氧化还原循环的高效低成本生物培养系统灭菌技术及其在眼虫培养与副淀粉生产中的应用

为解决微生物培养中污染防控难题，研究人员开发了一种创新的化学灭菌中和技术：利用碘化钾(KI)与次氯酸钙(Ca(OCl)2)反应生成氧化碘复合物(I2/I3-/HOI)进行灭菌，再通过连二亚硫酸钠(Na2S2O4)快速中和。应用于纤细裸藻(E. gracilis)培养时，较传统高压灭菌增产1.2倍，且保持副淀粉(paramylon)含量达36.70±1.33%，为大规模微生物培养提供了更高效环保的解决方案。

　　

食品与制药工业中微生物培养面临严峻的污染防控挑战。这项研究开创性地构建了基于碘氧化还原循环的灭菌-中和系统：0.3 mM碘化钾(KI)与0.0006 wt%次氯酸钙(Ca(OCl)₂)反应生成的活性碘组分(I₂/I₃^-/次碘酸HOI)发挥灭菌作用，随后0.032 mM连二亚硫酸钠(Na₂S₂O₄)可在1分钟内实现快速中和。在纤细裸藻(Euglena gracilis)培养及功能性多糖副淀粉(paramylon)生产中，该技术展现出五大优势：灭菌剂中和速率快如闪电；有毒化学品用量极低；碘蒸气可覆盖生物反应器上表面实现非接触灭菌；通过重复氧化还原反应形成多级屏障灭菌；避免高温对培养基关键成分的破坏。最终获得比传统高压灭菌高20%的生物量，同时保持副淀粉(β-1,3-葡聚糖聚合物)含量稳定在36.70±1.33%，为工业化微生物培养提供了兼具高效性、经济性和可持续性的创新解决方案。