磁场辅助气提发酵制乙醇

为提高乙醇发酵强度,文中提出了磁场辅助气提发酵新过程.实验表明:外加磁场有利于提高气提因子,缩短气提发酵时间;在磁场强度为3.14mT的条件下,磁场辅助气提发酵发酵强度可达1.531g/(h·L),相比普通发酵和气提发酵发酵强度分别提高51.4％和14.6％.     

固定化酵母高浓度乙醇多级连续发酵控制策略研究

为了解决高浓度乙醇连续发酵过程中酵母受抑制严重,系统稳定运行周期短的难题,研究了罐体轮换和二氧化碳气提两种策略在固定化细胞高浓度乙醇多级连续发酵中的应用。实验结果表明,气提可以带出第4级和第5级罐体中5.5%~10%的乙醇,降低了乙醇对酵母细胞的毒害作用,提高了固定化细胞的存活率,体系的稳定运行周期从21d延长至35d。同时,乙醇生成速率从单一罐体轮换控制时的1.98g/(L·h)提高至罐体轮换结合气提控制时的2.46g/(L·h)~2.62g/(L·h)。     

酿酒酵母XM2-9流加发酵生产甲基硒代半胱氨酸

以高产硒酵母Saccharomyces cerevisiae XM2-9为生产菌株,采用双流加发酵工艺生产甲基硒代半胱氨酸(Se-methylselenocysteine)。通过分批发酵优化了培养基,并且计算出在不同的初始亚硒酸钠质量浓度下菌体细胞的比生长速率,同时也分别计算出在不同浓度的硫酸镁培养基下菌体的比硒消耗速率,得到最高比硒消耗速率为0.47 mg/(g·h)。发酵过程采用双流加工艺,即首先以葡萄糖培养基作为补料,以菌体的比生长速率为依据选择了3个流量进行恒速流加试验,同时以比硒消耗速率为依据,控制亚硒酸钠溶液的流加量。实验表明,当葡萄糖培养基流量为0.8 L/h时,得到了最大的有机硒生产强度(organic selenium productivity),其值为10.16mg/(L·h)。通过对葡萄糖流加的研究发现,指数流加模式比恒速流加模式更佳。结果表明,当以设定的比生长速率μ=0.08 h~(-1)所计算出的流量进行指数流加时,得到了最大的有机硒生产强度,其值为12.55 mg/(L·h)。在此优化条件下,最终的酵母菌体质量浓度达到35.6 g/L,细胞中有机硒质量分数为4 937μg/g,其中甲基硒代半胱氨酸中的硒质量占总硒72%,即为3 555μg/g。根据相对分子质量换算,甲基硒代半胱氨酸质量分数达到8 189μg/g。     

醋酸高产菌株的筛选及高酸度苹果醋的酿造

国内外对适合酿造高酸度果醋(总酸质量浓度100 g/L)的菌株选育和工艺开发等研究较少,为生产高酸度苹果醋,提高原料利用率,作者筛选得到一株高产醋酸的巴氏醋杆菌CYD159,并采取流加发酵的方法,探究了乙醇体积分数和分割取醋对发酵的影响。结果表明,当初始乙醇体积分数为3%,并控制流加速率,使发酵过程中乙醇体积分数不超过3%,分别在36、66、85 h分割3次时,可得到总酸(以乙酸计)120 g/L的高酸度苹果醋,是单批发酵总酸的2倍。     

基于关键因素调控发酵生产过氧化氢酶

采用正交试验策略,分析了不同关键因素对重组E.coli发酵生产过氧化氢酶(CAT)的影响,确定CAT合成的最优摇瓶发酵条件为:甘油5 g/L、酵母粉35 g/L、初始pH 7.5、诱导温度为30℃。在3 L发酵罐发酵生产CAT过程中,当转速为300 r/min时,酶活力最高为201 17.2U/mL,最适发酵产酶初始甘油质量浓度为10 g/L。以0.67 g/(L·h)的速率进行流加甘油时,最高酶活达28 243.0 U/mL。在诱导开始时一次性补入16.7 g/L甘油,当发酵至47 h时CAT酶活达到最大值为50 369.5 U/mL,为优化前酶产量的2.5倍。     

不同菌种利用早籼米糖化液发酵生产乙醇的研究

以早籼稻糖化液为原料 ,分别用酿酒酵母、混合酵母和运动发酵单胞菌进行批式发酵生产乙醇。结果表明 ,较适合的葡萄糖浓度为 2 2 1%。酿酒酵母适合于糖化液过滤后 ,以糖化清液进行发酵 ,乙醇得率为0 463g/g ,生产速率为 2 44 8g/L·h ;混合酵母适合于以糖化液直接进行发酵 ,乙醇得率为 0 473g/g ,生产速率为2 48g/L·h ;运动发酵单胞菌适合于以糖化液直接发酵 ,乙醇得率为 0 484g/g,指数生长期生产速率为 6 17g/L·h ,该菌种较适合于连续或菌体循环发酵工艺。     

优化碳源及Na_2SeO_3补料策略强化发酵生产富硒酵母

为提高富硒酵母的生物量及富硒水平,在7 L发酵罐规模研究了碳源和无机硒的不同补料方式对富硒啤酒酵母发酵性能的影响。结果表明,采用碳源指数流加(μset=0.19 h-1)能够获得较高的生物量(32.9 g/L)及生产强度[1.50 g/(L·h)],相对碳源恒速流加发酵分别提高了15.8%和27.1%;在对数期采用两阶段恒速流加无机硒的策略可以实现高生物量和高硒含量的相对统一,发酵22 h后,酵母干重可达31.5 g/L,干酵母硒含量和有机硒转化率分别达到602.3mg/kg和72.0%,相对无机硒恒速流加发酵分别提升了13.2%和8.1%。     

重组大肠杆菌产普鲁兰酶发酵条件优化

在7L发酵罐规模,利用自诱导培养方式,对重组大肠杆菌产普鲁兰酶发酵条件进行优化研究,主要考察了发酵过程中控制溶解氧浓度、p H和采用补料策略对菌体生长和普鲁兰酶表达的影响。结果表明,最佳发酵培养条件:溶氧浓度维持在20%~30%;p H保持在7.60;第9 h时,以0.8 g/(L·h)的速度流加甘油;在20 h,以0.2 g/(L·h)的速度流加乳糖。此条件下,重组菌的细胞浓度OD600 nm从12.58上升到42.25,提高了3.36倍;普鲁兰酶酶活力从356 U/ml上升到1 200 U/ml,提高了3.37倍。     

底物流加策略对发酵法生产1,3-丙二醇的影响

研究了以甘油为底物 ,由克雷伯氏菌 (Klebsiellapneumoniae)生产 1 ,3 丙二醇的流加发酵中底物的不同流加策略 (如甘油反馈连续流加、脉冲流加、恒速流加、甘油 碱耦合流加、改进的甘油 碱耦合流加 )对发酵的影响。研究表明 ,采用改进的甘油 碱耦合流加策略 ,即甘油 碱耦合流加同甘油恒速流加相结合的流加策略 ,能够有效地控制发酵体系中甘油浓度 ,当发酵进行至 5 0h时 ,1 ,3 丙二醇浓度可达 5 4g/L ,生产强度为 1 0 8g/(L·h) ,明显优于其他流加策略下 1 ,3 丙二醇的发酵结果。     

碳源和氮源流加方式对ε-聚赖氨酸补料-分批发酵过程的影响

为实现Streptomyces sp.M-Z18补料-分批发酵甘油生产ε-聚赖氨酸(ε-PL)的自动流加碳源和解决因发酵中后期菌体生长速率下降/停滞引起ε-PL合成速率下降的问题,该文首先借助DO-stat反馈补料方法,考察了补料阶段甘油控制在不同浓度范围内对ε-PL合成的影响;然后,通过在发酵中期分别流加牛肉膏和酵母粉,研究了2种有机氮源对发酵中后期菌体生长和ε-PL合成的影响;最后,在2阶段pH调控策略基础上,评价了上述最优控制条件下对Streptomyces sp.M-Z18合成ε-PL的促进作用。实验结果表明,依靠DO-stat反馈补料方式将补料阶段甘油浓度稳定控制在0¹0 g/L,并在发酵96 h开始流加酵母粉和(NH4)2SO4混合液,结合pH值2阶段调控策略(3.5→3.8),经过192 h发酵,可以实现ε-PL产量达到38.77 g/L,产率达到4.85 g/(L·d)。基于碳源和氮源流加方式的优化,建立的DO-stat反馈流加甘油策略和提出的发酵中期流加酵母粉和(NH4)2SO4混合液的方法是提高ε-PL发酵水平的有效方法之一。     

木薯渣分批补料酶水解及酒精发酵的研究

木薯渣是木薯淀粉加工后的废弃物,碳水化合物含量高。实验利用复合酶对木薯渣中淀粉和纤维素等碳水化合物非热水解进行了探索,结果表明:木薯渣具有较好的酶解性能;随着底物浓度的增大,酶解液糖浓度也不断提高,酶解得率逐渐降低;与间歇糖化工艺相比,16%底物在相同的水解条件和相同的酶添加量的条件下,采用4%的起始底物浓度,每隔12 h进行补料,葡萄糖得率从53.6%提高到72.4%;以不添加任何营养物质的水解液为原料进行酒精发酵,24h乙醇浓度达到24.9 g/L,乙醇得率达到42%,发酵效率为82%,乙醇产率达到1.04 g/(L.h),葡萄糖利用率达到97%。     

高浓度甘蔗汁酒精发酵过程的研究

研究高浓度甘蔗汁酒精发酵过程中糖的消耗,酒精生成以及酵母细胞生长的变化.采用液相色谱法测定各种糖的含量、气相色谱法测定酒精的生成量.试验结果表明,发酵12h时葡萄糖消耗速率最大(9.46(g/L)/h),14h时果糖、蔗糖、总糖消耗速率最大,分别为12.61(g/L)/h,12.30 (g/L)/h,20.59 (g/L)/h;发酵16h时酒精生成速率(7.89(g/L)/h)最大,细胞死亡率(22.9％)开始大于出芽率(12.6％),随后细胞活力逐渐下降.试验最终发酵酒精度12.8％vol,残糖22.50g/L,糖利用率90.9％,发酵效率79.69％.     

球形节杆菌C224分批发酵2-酮基-D-葡萄糖酸的条件优化及其动力学模型的构建

通过优化发酵条件,提高球形节杆菌C224菌株利用大米淀粉水解糖分批发酵2-酮基-D-葡萄糖酸的生产强度,并在此基础上构建其发酵动力学模型。在50 L的发酵罐上考察了通气量与葡萄糖浓度对2-酮基-D-葡萄糖酸发酵的影响,并基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程和物料平衡计算分别构建了菌体生长、产物形成和底物消耗的动力学模型。研究结果表明,通气量低于1.5 v.v-1.m-1时,发酵生产强度明显减小,糖酸转化率有所降低;发酵培养基中的葡萄糖浓度以120.0～180.0 g/L为宜,过高或过低对生产强度和糖酸转化率均有不利影响。在适宜的发酵条件下,球形节杆菌C224菌株分批发酵生产2-酮基-D-葡萄糖酸的生产强度达6.36～6.54 g/(L.h),糖酸转化率为0.96～0.97 g/g。所构建动力学模型的计算值与实验值拟合效果良好,各项模型的相关系数R2均大于0.95,说明其能够揭示球形节杆菌C224分批发酵2-酮基-D-葡萄糖酸代谢基本特征。     

固态基质CO_2循环气载乙醇发酵分离耦合过程的研究

对固态基质CO2 循环气载乙醇发酵分离耦合过程进行了初步研究。实验结果表明 ,利用固态基质CO2 循环气载乙醇发酵分离耦合可以分离得到乙醇 7 2 % ,淀粉转化率达到 84 0 % ,并可有效地控制发酵温度     

赖氨酸发酵工业化研究——赖氨酸流加发酵中氮源浓度的选择及控制模式

以黄色短杆菌(Brevibacteriumflavum)WSHL1为产生菌,研究确定了2.5L罐赖氨酸流加发酵中氮源浓度的初始值及过程控制模式。首先分析了不同初始有机氮源浓度对赖氨酸流加发酵过程菌体生长、产物积累以及微生物稳定性的影响,并得到适宜的初始有机氮源浓度为20g/L;在流加糖液中添加10g/L的有机氮源使发酵产酸和产物对耗糖转化率分别达到109.0g/L和38.5%。在分析pH值反馈控制铵离子浓度时的发酵液硫酸铵浓度变化过程的基础上,提出了葡萄糖浓度反馈控制铵离子浓度的基质流加模式。对铵离子浓度采取复合反馈控制方式后,发酵64h,赖氨酸盐酸盐浓度和产物对葡萄糖的转化率分别达到119.0g/L和40.2%。     

有机酸对Actinobacillus succinogenes厌氧发酵过程的抑制作用

通过在发酵培养基中分别添加不同浓度的丁二酸、甲酸和乙酸,考察了3种有机酸对菌体生长及代谢产物积累的影响。结果表明,在初始葡萄糖浓度为40 g/L厌氧发酵产丁二酸体系中,甲酸抑制作用最强,乙酸次之,丁二酸无明显抑制作用。当甲酸和乙酸总浓度超过13.70 g/L时,菌体开始衰亡。利用膜循环生物反应器在发酵过程甲酸和乙酸总浓度达到13.70 g/L时移出部分抑制性代谢产物,有效地降低了有机酸对A.succi-nogenes NJ113生长代谢的抑制作用,丁二酸生产强度达1.70 g/(L.h),比分批发酵提高了17.2%。     

碳源对圆酵母(Torula sp.)B84512发酵合成赤藓糖醇及副产物甘油的影响

研究了圆酵母(Torula sp.)B84512以不同碳源发酵产赤藓糖醇过程中副产物甘油的生成与消耗情况。发现该菌株在以任何碳源为底物发酵过程中均会产生甘油,且在发酵中后期甘油逐渐被消耗。以甘油为唯一碳源时该菌株合成赤藓糖醇的速率及产率均低于葡萄糖。葡萄糖为圆酵母B84512发酵产赤藓糖醇的最佳碳源。采用分批补料的方式提高赤藓糖醇的产率并期望能抑制甘油的生成,实验结果表明补料至总糖浓度为50%时赤藓糖醇产量最高为253 g/L,产率为1.03 g/(L.h)。但甘油产量与葡萄糖的浓度呈正相关,分批补料并不能有效抑制甘油的生成,反而导致发酵周期大大延长,对于工业化生产极其不利。通过对甘油的生成及消耗过程中关键酶胞浆3-磷酸甘油脱氢酶(ctGPD)、3-磷酸甘油酯酶(GPP)、线粒体3-磷酸甘油脱氢酶(mtGPD)酶活测定,确定胞浆3-磷酸甘油脱氢酶为甘油合成途径的关键酶,为以后对圆酵母B84512中甘油代谢途径的基因工程改造选育奠定了基础。     

Fed‐batch fermentation with glucose syrup as an adjunct for high‐ethanol beer brewing

To produce a beer with a high ethanol content, preliminary research on fed‐batch fermentation profiles with glucose syrup as an adjunct during the primary fermentation period was conducted. The ethanol concentration of the beer was elevated by feeding a glucose syrup into the fermentors at a later stage of primary fermentation. Fermentation trials were carried out using a typical lager strain, SC‐9, with a pitching rate at 7.0 × 10⁶ cells/mL. An all‐malt wort (12.5°P) was employed and the primary fermentation temperature was 14 °C. Glucose syrup was supplemented when the concentration of residual reducing sugars was decreased to ~10 g/L. Results showed that the supplemented glucose was consumed rapidly and that the ethanol concentration in the final beer was raised to 67.9 g/L. Additional growth of yeast was observed after feeding accompanied by a low yield of ethanol (~0.46 g/g). Formation of diacetyl was enhanced by yeast growth and two additional peaks were obtained after feeding. The peak value of the diacetyl concentration was 1.90 mg/L. The fed‐batch fermentation resulted in a beer with an overproduction of higher alcohols and esters, indicating that brewing under these experimental conditions led to an unbalanced flavour profile. Results of optimization demonstrated that the optimal conditions were found to be 15°P for initial wort extract, 10 °C for fermentation temperature and 20 × 10⁶ cells/mL for yeast pitching rate, leading to total higher alcohols of 173.8 mg/L, total esters of 22.8 mg/L and an acetaldehyde concentration of 40.5 mg/L. A 12 day maturation and fermentation temperature of 8 °C was needed to reduce the acetaldehyde to 14.3 mg/L. Copyright © 2014 The Institute of Brewing & Distilling     

糖浓度对酒精酵母GJ2008果糖与葡萄糖利用差异性的影响

在不同糖浓度条件下,以YPDF培养基模拟甘蔗汁进行酒精发酵,测定过程中各参数的变化,并对果糖与葡萄糖消耗过程进行曲线拟合,以拟合方程计算出果糖与葡萄糖代谢一半和代谢完全所需时间.结果表明,糖浓度为90gL～270g/L,酵母GJ2008始终会偏用葡萄糖,果糖利用一直受到葡萄糖的竞争性抑制.糖浓度为90g/L时,细胞生长受糖浓度抑制程度最小,但乙醇产率较低;糖浓度为230g/L,发酵液中葡萄糖含量较低时,果糖受葡萄糖的竞争性抑制得到了解除,果糖的利用急剧加快;糖浓度为250g/L和270g/L,发酵液中葡萄糖含量较低时,果糖受葡萄糖的竞争性抑制得到了解除,但果糖的利用并没有加快,表现为后期酵母数维持值较低.糖浓度对果糖代谢的影响要大于对葡萄糖代谢的影响,较低糖浓度有利于后期果糖与葡萄糖利用差异性的缩小.     

两步发酵法生产1，3-丙二醇的研究

通过几种不同原料制备的甘油对克雷伯杆菌厌氧发酵生产1,3-丙二醇的影响的比较实验,验证了两步发酵法生产1,3-丙二醇工艺路线的可行性。在甘油初始浓度相同(70g/L)的条件下,以葡萄糖为原料进行发酵得到的甘油转化为1,3-丙二醇的效果较好,发酵15 h,甘油转化为1,3-丙二醇的摩尔转化率为45．1%；皂化甘油生产1,3-丙二醇的发酵时间为18h,摩尔转化率为44．2%；而以玉米淀粉水解液发酵的甘油转化为1,3-丙二醇需要31 h,摩尔转化率仅为26．5%。