热凝胶是一种由产碱杆菌发酵生产的胞外多糖。高生物量是高强度合成热凝胶的基础,热凝胶发酵过程中产生的高传氧阻力限制了高密度发酵技术在发酵过程中的直接应用,本文以粪产碱杆菌WX-C12作为生产菌株,根据热凝胶发酵过程中对氧传质及营养不同的阶段要求,研究了两阶段高强度生产热凝胶工艺:第一阶段在一级发酵罐中实施高密度培养,第二阶段在二级发酵罐中稀释细胞密度,使微生物直接进入热凝胶合成阶段,解除氧传质对产热凝胶的限制作用,达到高强度发酵生产热凝胶。旨在为热凝胶多糖的工业化生产提供依据。主要研究结论如下:在本课题组已有的研究基础上,在一级发酵罐中研究了补料分批工艺对菌体生长的影响,确定了较优的补料工艺:初始葡萄糖和NH4Cl浓度分别为15g/L,0.5g/L,菌体培养过程中用5%氨水(v/v)控制pH稳定在7.0,葡萄糖补料液(400 g/L)从12h开始以5.5g/L/h的速率流加10h,整个培养过程C/N维持在较低水平,培养22h,菌体浓度达27g/L,比普通分批培养提高了4.5倍。当培养进行到22h,此时搅拌转速为1000r/min,DO降为零,判定为菌体生长期结束,发酵液中的溶解氧成为菌体密度进一步提高的限制性因素。在一级发酵罐实现菌体高密度培养的基础上,将高浓度菌体稀释注入二级发酵罐中,直接进行热凝胶合成。研究了不同生物量对热凝胶发酵的影响,菌体浓度为11g/L时,发酵98h ,Qp维持在0.06 g/(L?h?g-cell),热凝胶产量达66g/L,生产强度达673.5mg/L?h,同分批发酵相比凝胶产量和生产强度分别提高了106%和131.4%。