离子束诱变与连续驯化选育耐毒性产丁醇菌株

利用离子束注入的方法对丁醇发酵菌株拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii） NCIMB 8052进行诱变,筛选得到了突变株拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii） CN18,相对于出发菌株,该突变株的丁醇产量从9.9 g/L增加至12.8 g/L,提高了29.3%;总溶剂产量从13.4 g/L增加至18.2 g/L,提高了35.8%。该突变菌株连续传代20次,溶剂产量稳定,菌株无明显退化。使用含木质素降解产物的培养基对该菌株进行连续培养驯化,最终获得一株耐木质素降解产物的高产突变株,命名为拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii） CN88,其耐受木质素降解产物的质量浓度提高至1.0 g/L。在0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L的抑制物质量浓度下发酵,可分别产总溶剂15.2 g/L、14.4 g/L、12.7 g/L。     

紫外诱变和丁醇驯化复合选育高产丁醇菌株

本研究以Clostridium beijerinckii NCIMB 8052为出发菌株,利用紫外诱变和高丁醇环境驯化相结合的方法复合选育,最终获得一株耐丁醇的高产突变株,命名为Clostridium beijerinckii ZL01.与出发菌株8052相比,ZL01对丁醇初始浓度的耐受能力从10g/L提高到11g/L.5L发酵罐的分批发酵结果表明,丁醇的产量从10.34g/L增加为15.01g/L,提高45.16％;总溶剂从12.87g/L增加为19.55g/L,提高49.01％;发酵周期缩短4h,发酵强度从0.27g/(L·h)提高为0.44g/(L·h),遗传稳定性实验表明,该菌株连续传代20次,溶剂产量稳定,菌株无明显退化.     

葡萄糖浓度对产丁醇芽孢杆菌菌体生长与代谢特性的影响

研究了在兼性厌氧条件下初始葡萄糖浓度对产溶剂芽孢杆菌(Bacillus sp.)C2菌株菌体生长和代谢特性的影响。结果表明:5%初始葡萄糖浓度下菌体的生长速率低于低糖浓度的处理;随发酵产物浓度升高,部分菌体变长;前芽孢及成熟芽孢数量在发酵过程中变化不明显。2%、4%和5%初始糖浓度下,总溶剂产量分别在发酵的72、54和90 h达到最高值,为5.49、11.96和18.4 g/L,其中丁醇占70%,总溶剂的产率分别为0.309、0.303和0.366 g/g。3%初始糖浓度发酵时,发酵于36 h前停止,溶剂产量仅为2.4 g/L。     

Clostridium saccharobutylicum利用玉米秸秆水解液发酵生产燃料丁醇

以Clostridium saccharobutylicum DSM 13864为丁醇生产菌株,采用正交优化法确定了以玉米秸秆水解液为底物的最优培养基配方:CaCO32.0 g/L,(NH4)2SO41.0 g/L,K2HPO40.5 g/L,玉米浆干粉15 g/L,MnSO4.H2O 0.01 g/L。采用该最优培养基配方,在3 L发酵罐中发酵培养40 h后,总溶剂为16.1 g/L,其中丁醇10.59 g/L,发酵强度为0.40 g/(L·h),生产率为0.33 g/g。通过对发酵过程进行变温调控证实低温有利于溶剂积累,总溶剂由17.01 g/L提高至19.98 g/L。在稀释率为0.1 h-1的变温连续发酵过程中,从80 h开始进入稳定产溶剂状态并持续至269 h,该阶段平均总溶剂为12.28 g/L(其中丁醇8.50 g/L),发酵强度为1.23 g/(L·h),是变温分批发酵(D方式)的4.92倍。     

米根霉高效利用玉米淀粉生产乳酸的发酵条件优化

研究米根霉HB12利用玉米淀粉生产乳酸的发酵条件优化。从土壤中新筛选得到一株以高浓度玉米淀粉为原料发酵生产乳酸的米根霉HB12。通过单因素及正交试验,得到最佳发酵培养基组成(g/L)为：玉米淀粉140、NH4Cl 2、KH2PO4 0.3、MgSO4·7H2O 0.3、ZnSO4·7H2O 0.05、CaCO3 80;最佳培养条件为：摇瓶装液量50mL/250mL,接种量为2.5×106个孢子,35℃、200r/min培养108h。该条件下,菌株最大产酸量为104.9g/L,产酸速率为0.97g/(L·h),对玉米淀粉的转化率达74.9%,产酸量提高了49.4%。此菌株能够直接高效利用价格低廉来源广泛的玉米淀粉发酵生产乳酸,具有很好的工业应用前景。     

丙酮丁醇梭菌发酵小麦麸皮生产丁醇

对丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)8016发酵小麦麸皮或麸皮混合其他非粮淀粉质原料生产丁醇进行了研究。实验结果表明,当初始糖浓度为55g/L时,以纯麸皮为底物,发酵终点总溶剂达到21.43g/L,丁醇13.08g/L,糖醇转化率39.57%;以麸皮混合红薯、木薯为底物,发酵终点总溶剂达到22.37g/L,丁醇13.24g/L,糖醇转化率为39.95%,均能达到传统玉米醪发酵丁醇水平。证明小麦麸皮作为一种粮食加工废弃物完全可以替代粮食用于丙酮丁醇发酵。     

丙酮丁醇发酵过程关键酶活性研究

利用自行筛选的芽孢杆菌C2进行不同溶解氧环境的丁醇发酵试验,并对不同溶氧条件下微生物菌株胞内关键酶活性进行测定,以揭示溶氧对丁醇发酵的影响机制。结果表明:在兼性厌氧条件下丁醇和总溶剂的产量分别为9.50和13.02 g/L,比严格厌氧条件下丁醇(8.52 g/L)和总溶剂(11.74 g/L)产量分别提高了11.5%和9.01%。酶活性分析发现发酵对数期兼性厌氧条件下乙醇脱氢酶、丁醇脱氢酶、丁醛脱氢酶、乙酰乙酰辅酶A转移酶、乙酸激酶、丁酸激酶活性低于严格厌氧条件下其酶活性。然而发酵24 h之后,兼性厌氧条件下发酵的酶活性逐步升高,超越严格厌氧条件酶活性且持续增长至36 h后开始缓慢降低。芽孢杆菌C2的研究为生物丁醇的兼性厌氧发酵提供了宝贵的菌种资源和技术支撑。     

产β-葡萄糖苷酶菌株的筛选及产酶条件优化

为开发新型高产β-葡萄糖苷酶的微生物菌种资源,本实验从腐木中分离获得1株产β-葡萄糖苷酶的青霉菌株L1;经等离子-硫酸二乙酯复合诱变后利用七叶苷平板法初筛,摇瓶发酵复筛,最终获得1株可稳定遗传的突变菌株D-6,经单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面试验确定了其发酵产酶最佳条件。结果表明,最佳产酶条件是:KH_2PO_4 6 g/L、MgSO_4·7H_2O1 g/L、CaCl_2 0.5 g/L、FeS04 0.1 g/L,初始pH5.2,接种量5%(孢子浓度10~8个/mL),碳源添加量(X_1)玉米秸秆45.74 g/L、氮源添加量(X_2)(NH_4)_2SO_47.23 g/L、装液量(X_5) 63 mL/250 mL发酵温度28℃摇床转速160 r/min,发酵时间132 h,D-6菌株的β-葡萄糖苷酶活力为142.92 U/mL,较出发菌株L1提高了274.4%。研究结果为产β-葡萄糖苷酶菌株发酵条件优化提供技术参考同时为该类菌株的开发和应用提供有效的菌种资源。     

丙酮丁醇产生菌的筛选、鉴定及其产丁醇性能优化

由于丁醇对生产菌的抑制甚至毒害作用导致丙酮丁醇发酵过程中出现低产物浓度、低产率现象是目前生物法获取丁醇过程中亟待解决的一个关键科学问题。为获得高丁醇耐受性及高丁醇产量生产的菌株,该文采用自行设计的"三明治"筛选方法,从土壤中筛选出4株高丁醇耐受性菌株,其中菌株a914的发酵性能最佳,经P2培养基和木薯粉培养基发酵后其丁醇的产量分别为5.44和3.02 g/L。菌株a914经16S r DNA鉴定其与拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)的同源性高达99%,以及结合菌株a914的生理生化特性最终确定菌株a914为拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)。同时还对菌株a914的发酵性能进行了初步研究,试验结果表明,其最适的木薯粉浓度为80.0 g/L、酵母浸粉浓度为3.0 g/L、碳酸钙添加量为3.0 g/L,在此条件下丁醇和总溶剂产量分别达到6.73和9.83 g/L。     

产叶酸菌株的筛选及其发酵条件的优化

从土壤样本中筛选分离得到的菌株R-1和S-1具有产叶酸的能力,进行单因素实验和正交分析,优化碳源、氮源、初始pH、发酵时间等条件,叶酸产量提高约为10%;加入前体物质对氨基苯甲酸(PABA),菌株R-1和S-1产叶酸的能力显著提高,分别提高了2倍和1.8倍;最后进行正交分析得出各菌种的最佳发酵产叶酸的因素选择。结果显示,菌株R-1的最佳产叶酸条件是葡萄糖25g/L,柠檬酸铵4g/L,PABA0.3g/L,接种量2%,培养时间24h,初始pH6.5,叶酸产量达到了1.92μg/mL;菌株S-1最佳产叶酸条件是蔗糖20g/L,柠檬酸铵2g/L,PABA0.3g/L,接种量3%,培养时间48h,初始pH5.5,叶酸产量为1.31μg/mL。     

分光光度法测定发酵液中L-精氨酸含量

建立了定量测定发酵液中L-精氨酸含量的方法。以百里酚的次溴酸钠溶液为显色剂,用正丁醇萃取显色产物,以分光光度计比色测定有机相的吸光度值。测定发酵液中L-精氨酸的最佳条件为:取待测物稀释液5.0mL,依次加入0.03%的百里酚溶液2.0mL,0.7%的次溴酸钠溶液0.5mL,摇匀,30s内加入正丁醇5.0mL,除去水相;向有机相中加入0.4mL无水乙醇,室温放置1min,用分光光度计测定OD480。方法的检出限为2.5μg/mL,摩尔吸光系数ε为1.2×104L/(mol.cm),发酵液样品相对标准偏差为0.89%～1.10%,回收率为97.3%～102.0%。此方法简便、快速、准确可靠,适合用于发酵液中L-精氨酸含量的定量检测。     

高去酰胺蛋白酶产生菌的诱变选育及产酶条件优化

以地衣芽孢杆菌2709为出发菌株,采用氮离子注入技术,在最佳注入剂量为1.5×1015ions/cm2的条件下进行诱变处理,筛选得到一株去酰胺度高达48.99%的突变株SDL-9,去酰胺度提高了85.57%,而肽键水解度相对较弱。并对SDL-9的产酶条件进行优化,结果表明：最佳碳源为质量浓度为2.0g/100mL的玉米粉,最佳氮源为质量浓度3.0g/100mL的大豆蛋白,质量浓度为0.04g/100mL Fe3+对产酶具有明显的促进作用,质量浓度为0.9g/100mL谷氨酰胺对产酶有明显的诱导作用,最佳起始pH值为7.0,最佳发酵温度35℃,在此条件下进行发酵产酶,测得去酰胺度为57.1%,肽键水解度为13.2%。     

常压室温等离子体诱变选育耐酸酿酒酵母菌株

利用常压室温等离子体(ARTP)诱变方法对实验室保藏的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)SC-62进行诱变,通过试验确定最佳诱变条件为处理时长80 s,此条件下菌株SC-62致死率84%。将诱变获得的菌株进行初筛、复筛和发酵性能测定。结果显示,筛选出一株耐酸性强、发酵性能优良的正突变菌株A-107,其在pH为2.5的发酵培养基上培养6 d后测得的发酵力[6.21 g CO2/(100 mL·24 h)]和酒精产量(11.52%vol)较出发菌株SC-62分别提高了37%和30%,突变菌株A-107可耐受16%乙醇、100 g/L NaCl、500 g/L葡萄糖,耐受性和遗传稳定性良好。     

常压室温等离子体诱变选育耐酸酿酒酵母菌株

利用常压室温等离子体(ARTP)诱变方法对实验室保藏的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)SC-62进行诱变,通过试验确定最佳诱变条件为处理时长80 s,此条件下菌株SC-62致死率84%。将诱变获得的菌株进行初筛、复筛和发酵性能测定。结果显示,筛选出一株耐酸性强、发酵性能优良的正突变菌株A-107,其在pH为2.5的发酵培养基上培养6 d后测得的发酵力[6.21 g CO2/(100 mL·24 h)]和酒精产量(11.52%vol)较出发菌株SC-62分别提高了37%和30%,突变菌株A-107可耐受16%乙醇、100 g/L NaCl、500 g/L葡萄糖,耐受性和遗传稳定性良好。     

丙酮丁醇梭菌发酵条件优化研究

以P2培养基为基础组分,分别通过改变初始葡萄糖浓度、初始酵母膏浓度以及初始pH值,研究这3个单因素对丁醇发酵的影响,确定了培养基的较佳条件:初始葡萄糖浓度60g/L、初始酵母膏浓度3g/L、初始pH值6.8.此外,采取接种量5％、发酵温度37℃、发酵时间72h,可使总溶剂浓度(丁醇、丙酮、乙醇)达到13.52g/L,其中丁醇、丙酮、乙醇浓度分别为8.83g/L、3.90g/L和0.79g/L,丁醇比例为65.31％.糖丁醇转化率为21.1％(平均值),糖总溶剂转化率为31.3％(平均值).     

渗透汽化原位分离耦合拜氏梭菌丁醇发酵的研究

以筛选得到的聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）-聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）复合膜为分离用膜,开展了拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii）ZL01丁醇发酵与渗透汽化原位分离耦合的研究,结果表明：分批发酵-渗透汽化原位分离耦合与分批发酵相比,初始葡萄糖质量浓度从50 g/L提高至90 g/L;在90 g/L的初始葡萄糖质量浓度下,发酵结束时发酵液和渗透液中的丁醇总产量从13.2 g/L提高到16.9 g/L,总溶剂（丙酮（acetone）、丁醇（butanol）、乙醇（ethanol）,简称ABE）产量从17.8 g/L提高到24.3 g/L,葡萄糖利用率从59.4%提高到95.7%。另外,分离过程中膜的总渗透通量平均为705 g/（m2·h）,丁醇分离因子平均为19.0;经渗透汽化分离,渗透液可直接进入下一步蒸馏阶段,其中丁醇和总溶剂ABE质量浓度分别为178 g/L和292 g/L,与分批发酵工艺中发酵液直接进入蒸馏塔相比,丁醇和总溶剂ABE质量浓度分别提高了10.9 倍和14.1 倍,可大大降低蒸馏能耗。     

Optimization of beta-carotene production by Rhodotorula glutinis using high hydrostatic pressure and response surface methodology

ABSTRACT:  Rhodotorula glutinis RG6 was treated by high hydrostatic pressure (HHP) of 300 MPa for 15 min for improving its ability of β-carotene production. After the treatments of 5 repeated cycles, the mutant strain RG6p was obtained, β-carotene production of which reached 10.01 mg/L, increased by 57.89% compared with 6.34 mg/L from parent strain RG6. To optimize the medium for β-carotene fermentation by mutant RG6p, a response surface methodology (RSM) approach was used in conjunction with a factorial design and a central composite design, and the maximum yield of β-carotene (13.43 mg/L), an increase of 34.17% compared to the control, was obtained at a pH 6.7 with an optimum medium (40 mL/250 mL) of yeast extract (4.23 g/L), glucose (12.11 g/L), inoculum (30 mL/L), tomato extract (2.5 mL/L), peanut oil (0.5 mL/L), and (NH₄)₂SO₄ (5 g/L).     

产谷胱甘肽面包酵母的选育及发酵条件优化研究

本文以面包酵母BV54为出发菌株,镉盐抗性为筛选标记,经紫外和硫酸二乙酯复合诱变,筛选出一株高镉盐抗性面包酵母菌株BV54-11-11,经摇瓶发酵其谷胱甘肽产量迭98.8 mg/L,胞内含量为15.22 mg/g.借助于SAS软件,用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,再利用Box-Behnken实验设计及响应面分析法进行回...     

高产几丁质酶菌株的诱变选育及发酵条件的优化

以粘质沙雷氏菌G3-1为出发菌株,通过紫外-LiCl和微波-LiCl两轮复合诱变,得到一株产酶能力高且遗传稳定的突变株GF-21,通过单因素实验和正交实验对突变株GF-21的发酵培养基和发酵条件进行优化。结果表明,最优发酵培养基成分为:乳糖6 g/L,尿素10 g/L,KCl 1.0 mmol/L,NaCl 5 g/L,胶体几丁质10 g/L,此时,几丁质酶活力为4.73 U/mL,比优化前提高了109.3%,较出发菌株提高了470%;最优发酵条件为:培养基初始pH9.0,温度30 ℃,摇床转速220 r/min,接种龄5 h,接种量10%。本文为几丁质酶的生产应用奠定了良好的基础。