基于近红外技术谷氨酸发酵过程中乳酸浓度预测模型的建立

乳酸是谷氨酸发酵过程中的主要副产物,及时准确地检测其浓度变化对谷氨酸发酵过程控制和优化具有重要意义。该文采用近红外光谱技术结合偏最小二乘的方法建立并优化谷氨酸温度敏感突变株发酵过程中乳酸浓度预测模型。在光谱预处理为一阶导数+矢量归一化(1st+SNV)、波数为5 500~7 500 cm-1+4 200~4 900 cm-1条件下获得最优乳酸浓度预测模型。该模型交叉验证误差均方根(RMSECV)、决定系数(R2)以及剩余预测偏差(RPD)分别为0.482 g/L、0.912和5.98。分别以谷氨酸正常发酵和低溶氧发酵条件下获得的发酵液验证该模型的准确性和可靠性,与实际浓度相比,该模型R2分别为0.914和0.923,平均相对误差分别为7.86%和6.58%。上述结果证明,该预测模型能够很好地检测发酵过程中乳酸浓度,可为谷氨酸温度敏感突变株强制发酵过程中乳酸浓度实时监控及发酵过程优化提供理论和实践依据。     

超声对谷氨酸棒杆菌发酵L-异亮氨酸的影响

为解决谷氨酸棒杆菌发酵产异亮氨酸适应期较长,菌体细胞膜通透性差,异亮氨酸分泌速率慢的问题,实验通过在发酵罐内安装超声棒,探究超声对谷氨酸棒杆菌整个发酵过程中生物量及产酸的影响。研究从超声周期、超声功率、超声频率、超声时间和超声模式5个方面,探究了菌体生物量及产酸的最优条件。结果表明,使用80 W/L、18 kHz的超声波,在菌体适应期、对数生长期及平稳期分别超声2、6、1 h,超声模式设置为开10 s、停30 s,菌体发酵适应阶段缩短至2 h以内,菌体快速进入对数生长期,且对数生长期从2 h延续到24 h,直至40 h结束菌体活力依旧很强,最终菌体干重达到了41.0 g/L,比未超声提高了74.5%; L-异亮氨酸产量达到了39.0g/L,比未超声产酸量提升了69.6%。超声产生的微扰动有利于细胞增殖,同时产生的机械剪切作用增加了细胞膜的通透性,提高了产酸能力。     

当量生物素控制对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响

以谷氨酸棒杆菌YILM 1504为出发菌,研究了生物素对L-异亮氨酸产量的影响。基于多梯度生物素对比实验及中后期生物素外源添加实验,确定了发酵液中最佳生物素浓度及补料工艺。结果显示:在低浓度生物素发酵液中,最适生物素浓度为45μg/L,此时产酸达到42.5g/L,糖酸转化率达到最高,为13.4%;在大于60μg/L高浓度生物素发酵液中,产酸最高为22g/L,表明高浓度生物素不利于产酸发酵。在5L发酵罐中,初始生物素浓度为30μg/L,18,32,42h分别添加10g/L玉米浆(15μg/L生物素),54h产酸量达到了44.5g/L,比初始生物素浓度为30μg/L,后期不补料产酸量提高了49.8%。     

L-异亮氨酸及其衍生物代谢工程研究进展

L-异亮氨酸属于分支链氨基酸,是一种生糖兼生酮氨基酸,为人体8种必需氨基酸之一,广泛应用于医药、化妆品、食品等诸多领域.工业化生产L-异亮氨酸主要采用谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌发酵法合成.该文分析比较了谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌L-异亮氨酸的生物合成途径及代谢调控机制;尽管二者代谢途径相同,但关键酶多样性及其调控方式存在差异;...     

全营养流加对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响

在谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的过程中,发酵后期菌体活力变弱,副产物增多,是限制L-异亮氨酸产业化的主要因素.研究通过3个阶段全营养流加策略探究最适发酵条件.首先,为解决L-异亮氨酸发酵中后期菌种活力下降的问题,实验通过利用发酵中后期全营养培养基流加策略,使得L-异亮氨酸达到了33.0 g/L.其次,为了解决初始发酵...     

L-异亮氨酸菌种选育及发酵条件优化

以栖糖蜜棒杆菌（Corynedacterium melassecola）ATCC17965为出发菌株。根据代谢控制发酵原理。经硫酸二乙酯和60^Co诱变处理。定向选育出一株L-异亮氨酸产生菌131-5（SG^r＋LeuME^r＋Leu＋AHV^r＋Suc^g＋Eth^r）。在培养基未经优化的情况下产L-异亮氨酸14-15g／L．同时，考察了培养基及发酵每件对茼株产酸的影响，在优化的培养基和发酵条件下积累L-异亮氨酸19．2g／L．最高时可迭21．3g／L．     

代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌促进L-异亮氨酸发酵合成的研究进展

L-异亮氨酸作为必需氨基酸具有多种生理功能,对人体和动物健康有重要的调节作用。微生物发酵是工业生产L-异亮氨酸的主要方式,而谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）是L-异亮氨酸发酵生产的主要菌株,主要通过筛选和随机诱变得到,其遗传背景不明且很难通过诱变进一步提高产量,因而通过代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸成为近年来研究热点。该文综述了近年来代谢工程改造谷氨酸棒杆菌促进L-异亮氨酸生物合成的相关研究,主要涉及代谢通量调控、解除反馈抑制、强化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）水平以及提高产物分泌能力等方面,对进一步改造菌株和促进L-异亮氨酸发酵合成具有一定的参考意义。     

基于近红外光谱结合代谢流分析的L-缬氨酸发酵过程监控

L-缬氨酸作为必需氨基酸之一,在许多发酵类食品配料方面有重要应用。及时监控其发酵过程,有利于L-缬氨酸产品品质的提升。本文建立了一种发酵类的食品配料生产过程监控新方法。该方法通过对发酵原料和产物进行分析,建立主要原料及产物的近红外模型,结合代谢流模型,能够快速分析不同发酵条件下细胞内部代谢流分布及变化,实时监测发酵过程各项参数。该方法能够实现同时对多组分快速、准确的检测,从而弥补了传统检测方法的缺点和不足;能够快速分析获得发酵过程细胞内部代谢流分布,从而帮助控制发酵过程条件,实时监测发酵过程参数,为发酵过程自动化控制提供理论基础,为发酵类食品配料生产过程监控提供方法。     

两阶段溶氧控制及FeSO_4添加对谷氨酸棒杆菌合成4-羟基异亮氨酸的影响

优化4-羟基异亮氨酸发酵过程中溶氧水平及FeSO_4添加量,以提高其发酵水平。结合菌株Corynebacterium glutamicum HIL18及4-羟基异亮氨酸合成特点,首先考察不同溶氧水平及两阶段溶氧控制对4-羟基异亮氨酸发酵的影响。然后考察FeSO_4添加对其发酵的作用。20%溶氧有利于4-羟基异亮氨酸的合成。利用两阶段溶氧控制工艺(0～20 h、20%溶氧;20～64 h、30%溶氧)经64 h发酵,4-羟基异亮氨酸产量达到38.7 g/L,较未使用该工艺提高11.2%。采用两阶段FeSO_4添加策略(初始浓度为65μmol/L、20 h添加30μmol/L),4-羟基异亮氨酸的产量达到43.4 g/L。采用优化后的工艺使得4-羟基异亮氨酸产量较优化前提高27.3%。获得了4-羟基异亮氨酸发酵过程中两阶段溶氧控制及FeSO_4添加工艺。该结果为4-羟基异亮氨酸的高效发酵合成提供参考。     

基于基因转录和代谢物分析的异亮氨酸生产菌谷氨酸棒状杆菌YILW的理性改造

为获得异亮氨酸生产菌谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）YILW的理性改造策略,考察该菌株与出发菌株C. glutamicum ATCC 13032异亮氨酸合成途径中关键酶及代谢产物的差异。结果表明,C. glutamicumYILW丙酮酸羧化酶编码基因pyc的下调表达使得其胞内草酰乙酸含量降低,过表达该基因显著增加胞内草酰乙酸含量及异亮氨酸产量（分别从1.32 μmol/g（细胞干质量,下同）和5.18 g/L提高至3.32 μmol/g和5.81 g/L）,但副产物赖氨酸及胞内2-酮丁酸积累量提高。针对该问题采用强启动子替换手段过表达ilvBNC操纵子,使得其异亮氨酸产量提高至6.63 g/L。为进一步增加异亮氨酸合成,过表达输出载体编码基因brnE和brnF,其产量提高至7.31 g/L,较出发菌株C. glutamicum YILW提高41.1%,转化率提高40.0%。由此可见,在基因转录及代谢物分析结果指导下理性过表达pyc、ilvBNC操纵子及brnE和brnF能够显著提高异亮氨酸产量并降低副产物浓度。     

苹果近红外预测模型的传递研究

目的实现对相同型号和不同型号水果便携近红外仪进行模型传递。方法采用标准变量变换(SNV)预处理,无信息变量消除法(UVE)及与连续投影算法相结合(UVE-SPA)进行特征波长选择后,再使用直接校正法(DS)进行模型传递。结果对于相同型号的仪器K1,K2,经SNV-UVE-SPA-DS算法处理后,建立在K1上的苹果糖度校正模型成功传递到了K2上,R=0.9730,RMSEP=0.2375°Brix,结果略优于截距法;而经过SNV-UVE-DS算法,传递到与K1不同型号J仪器上的模型预测结果为R=0.9375,RMSEP=0.3458°Brix。结论合适的波长选择结合DS算法可以有效地用于相同型号及不同型号水果便携仪上的模型传递。     

米糠粗蛋白、粗脂肪以及粗纤维含量的近红外预测模型的建立

近红外光谱技术是一种快速无损检测物质含量和鉴别物质的现代分子光谱分析技术.本研究选用分别来自南北方共200个米糠样品(100个粳米米糠、100个籼米米糠),经过理化数据检测、近红外参数优化、光谱信息采集、光谱数据预处理、模型建立及模型优化等步骤,最终建立粳米米糠、籼米米糠及总米糠的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维的预测模型,所建...     

山茶油多元掺假近红外模型的建立与研究

目的建立基于近红外光谱结合偏最小二乘法的山茶油、花生油和玉米油多元掺假模型。方法通过对比不同建模光谱波段、预处理方法对模型进行优化研究,确定最优的山茶油、花生油和玉米油多元掺假模型。结果所建模型性能指数均大于0.99,校正集和预测集的均方差在0.6以内。经未知掺假样品的外部验证,预测值与实测值之间有较好的相关性,二元掺假模型预测值的相对误差在1%以内,三元掺假在6%以内,验证结果良好。结论近红外光谱结合偏最小二乘法的检测技术快速、有效、环保,可用于定量检测山茶油的掺假。     

鱼肉中沙门氏菌生长预测模型的建立

目的：研究沙门氏菌在鱼肉中的生长情况并拟合了一级和二级生长预测模型。方法：以鱼肉样品为研究对象,接种4种不同血清型的沙门氏菌混合菌,并置于不同温度下培养。选择修正的SGompertz和修正的SLogistic的模型为一级模型,用origin8.5软件拟合生长数据,通过拟合的模型参数,计算出最大比生长速率μmax和迟滞期λ。再选用二次多项式和平方根模型为二级模型,分别拟合μmax和λ与温度之间的二级模型并使用参数相关系数R²、准确度(Accuracy factor,Af)、偏差度(Bias factor,Bf)进行模型验证。结果：SGompertz模型相关系数R²均在0.99以上。以平方根模型建立的二级模型中,μmax的R²、Bf和Af分别为0.937、1.056和1.507,λ的R²、Bf和Af分别为0.653、0.752和1.772;以二次多项式模型建立的二级模型中,μmax的R²、Bf和Af分别为0.730、0.874和1.426,λ的R²、Bf和Af分别为0.105、1.449和2.313。结论：通过SGompertz模型建立的一级模型和二次多项式拟合的二级模型可以对鱼肉样品中沙门氏菌的生长情况进行较好的模拟,为掌握沙门氏菌在鱼肉样品中的生长繁殖规律以及为鱼肉样品的贮藏保鲜提供科学依据。     

玛咖芒果复合酒发酵动力学模型的建立

以玛咖和芒果为原料,榨汁后添加酵母菌进行发酵,酿制玛咖芒果复合酒。通过测定玛咖芒果复合酒中酵母菌的数量、酒精含量、总糖含量的变化,应用Logistic方程分别建立酵母菌数量、酒精含量和总糖含量变化的发酵动力学模型,并对该模型进行了模拟。结果表明,玛咖芒果复合酒酒液清澈透亮,具有醇香和果香气味,酵母菌数量、酒精含量随发酵时间呈上升趋势,总糖含量随发酵时间呈下降趋势,动力学模型的预测值与实验值的拟合度分别为0.947、0.978、0.998,能较好地反映玛咖芒果复合酒发酵过程的动力学特性。     

榴莲酱货架期预测模型的建立

为了明确榴莲酱在贮藏过程中的品质变化与货架期,本文以榴莲酱为研究对象,研究了榴莲酱在不同贮藏温度条件下(278、298、310 K)感官品质、过氧化值及菌落总数的变化情况。以感官品质值、过氧化值及菌落总数为指标建立动力学模型预测榴莲酱的货架期,模型的活化能Ea分别为24.54、7.24、23.22 kJ/mol。经验证,此动力学模型可快速预测贮藏温度在278~310 K贮藏条件下榴莲酱的货架期,误差在±10%以内,榴莲酱在30 ℃贮藏条件下的理论货架期为276 d。     

近红外光谱法预测面条中马铃薯泥含量模型的

制作了已知含量的马铃薯泥面条170份,采集马铃薯泥面条的近红外吸收光谱,采用偏最小二乘法（PLS）建立并优化马铃薯泥含量预测模型。结果表明：吸收谱图扫描范围为9 403.6～5 446.2 cm^-1时,选择矢量归一化法预处理光谱,获得的含量预测模型预测能力好,模型的外部验证决定系数为0.956 4、预测均方根误差为3.73%,斜率为1.029,模型的相对分析误差为2.04。采用近红外光谱法建立的预测模型可以较好的预测未知面条样品中马铃薯泥的含量。     

跑步运动压缩裤压力预测模型的建立

为实现跑步运动压缩裤量身定制的压力精确性,选定4种不同直径的刚性圆筒状压力预测模型,测试28块圆筒试样在不同拉伸率和不同曲率下的压力值,建立压力预测模型,并利用三维人体扫描试验,对不同胖瘦程度的受试者穿着跑步运动压缩裤前后的腿部围度数据与截面形状进行采集与提取,分析影响压力预测模型的因素。结果表明:当面料拉伸率在0%～60%时,服装压力与拉伸率、曲率呈正相关关系,并得到了线性回归方程;圆筒状压力预测模型可对除脚踝外的其他腿部压力进行预测;脂肪含量相同时,压力值越大则产生的压缩变形越大;压力值相同时,脂肪含量越多的部位产生的变形越大。     

模拟腌肉制品体系中亚硝酸钠残留量预测模型的建立

主要研究了用猪肉和鸡肉模拟腌肉制品在出品率150%情况下,通过对实验数据进行统计分析,可以得到的亚硝酸钠残留量的预测模型,分别为:Y=5.972+0.375X1-0.028X2,Y=25.678+0.287X1-0.026X2,其中Y,X1,X2分别为测定亚硝酸钠残留量,亚硝酸钠添加量(mg/kg),肉样处理时间(h),方程在0.0001水平下显著,预测模型的常量和自变量的回归系数显著P≤0.05。同时得出无论原料肉是猪肉或鸡肉,亚硝酸钠的添加量不高于150 mg/kg情况下,模拟腌肉制品的亚硝酸钠残留量均不会超过西式火腿类≤70mg/kg的标准;,以猪肉为原料制成的模拟腌肉制品在亚硝酸钠添加量为80mg/kg时,亚硝酸钠残留量符合标准肉灌肠类≤30mg/kg不会超标,而以鸡肉为原料必须将亚硝酸钠添加量限制为到50mg/kg以下。