大豆分离蛋白酶解工艺优化及在发酵调味料中的应用

为了提高大豆分离蛋白的加工附加值,采用单因素实验和响应面试验方法,以水解度和蛋白回收率为评价指标优化大豆分离蛋白的酶解条件,并利用谷氨酸棒杆菌发酵大豆分离蛋白酶解液制备调味料,通过谷氨酸含量和感官评价对调味料进行评估。结果表明,FH17&ZF01双酶酶解体系最佳,最优酶解条件为酶添加量2.0 g/100 g、pH7.0、底物浓度15 g/100 mL、温度54.0℃、酶解时间13.0 h,优化后的酶解液水解度（37.1%）和蛋白回收率（70.3%）较优化前分别提高了1.7倍和0.8倍。摇瓶发酵条件下,酶解液发酵的谷氨酸含量（32.1 g/L）较优化前提高了32.1%。20 L罐分批补料条件下,谷氨酸产量为（83.6 g/L）较优化前提高了10.0%。以分批补料发酵制备的调味料的感官评定结果表明,发酵调味料的鲜味显著提高（P<0.05）,苦味显著降低（P<0.05）,整体滋味更加鲜美,风味更加协调。研究结果大大提高了大豆分离蛋白的利用价值。     

发酵生产γ-聚谷氨酸的补料策略

采用补料分批发酵方法对Bacillus subtilis GXA-28摇瓶发酵生产γ-聚谷氨酸的初始葡萄糖和谷氨酸钠浓度、补料时间、补料配方等进行了研究。确定最优补料时间为17 h,补料配方:葡萄糖20 g/L,谷氨酸5 g/L,KH2PO40.5 g/L、MgSO40.1 g/L。在优化的补料条件下,γ-聚谷氨酸产量由16.24 g/L提高至24.36 g/L,较分批发酵提高了50%;生产强度由0.74g/(L·h)提高至0.87 g/(L·h)。研究结果表明,采用分批补料发酵方法能提高γ-聚谷氨酸生产率,实验方法可给γ-聚谷氨酸中试研究提供参考。     

L-亮氨酸高产菌TGL8207的定向选育及其发酵过程研究

以谷氨酸棒杆菌TG95为出发菌株,通过原生质体紫外诱变、原生质体融合和硫酸二乙酯诱变,定向选育L-亮氨酸产生菌TGL8207.该菌株在未优化条件下摇瓶发酵72 h,产L-亮氨酸27.2 g/L,并且菌株的遗传标记和产酸能力十分稳定.研究了温度、pH和溶氧对菌株TGL8207积累L-亮氨酸的影响.采用10 L罐补料分批发酵64h,L-亮氨酸产量达44.5 g/L,糖酸转化率达22.8%.     

地衣芽孢杆菌分批补料发酵γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid,γ-PGA）是一种应用于食品、农业、医药等领域的生物聚合物。在不补料发酵γ-PGA过程中,存在因培养基中碳源、氮源不足导致菌体生长发育和γ-PGA合成受限的情况。为实现γ-PGA高产,采用分批补料发酵方式补充菌体生长代谢所需的碳源和氮源,在5 L发酵罐中进行γ-PGA分批补料发酵优化,并在200 L发酵罐进行放大验证。结果表明：当培养基中葡萄糖含量低于5 g/L、氨氮浓度低于0.5 g/L时开始流加补料,持续补料12 h将培养基中葡萄糖浓度维持在5 g/L～15 g/L,氨氮浓度维持在0.5 g/L～1.0 g/L。与不补料发酵相比,这一优化使得菌种指数生长期延长了6 h,生物量（OD660）达到了0.62,提升了39.01%,谷氨酸含量降至16 g/L,谷氨酸利用率提升了38.47%,γ-PGA生产强度和产量分别为15.69 g/（L·d）、（47.09±0.82）g/L,均提高了38.45%,为γ-PGA工业化生产提供了技术支撑。     

4-羟基异亮氨酸无抗发酵的菌株构建和上罐条件优化

为了提高谷氨酸棒杆菌生产4-羟基异亮氨酸(4-hydroxyisoleucine, 4-HIL)的发酵水平和减少发酵过程中抗生素的使用,在菌株SN01中敲除丙氨酸消旋酶编码基因alr,向敲除菌中转入表达alr基因和ido基因的质粒pJYW4-ido进行回补,构建了菌株Δalr/p4-ido。试验表明该方法能够为细胞带来足够的筛选压力,发酵过程中无需使用抗生素就可以维持质粒存在和4-HIL合成。在alr敲除菌中转入质粒pJYW4-ido-lysC-ido3,构建出Δalr-ILI3无抗发酵菌株,并进行上罐发酵条件优化。首先接种不同生长时间的种子进行上罐发酵,结果表明生长时间为18 h的种子最适合生产4-HIL,发酵96 h后,生成242.18 mmol/L 4-HIL。其次进行溶氧水平的两阶段调整,发酵96 h生成269.20 mmol/L 4-HIL,较未优化前产量提高了11.2%。最后调整了补料方法,4-HIL的产量达到了324.72 mmol/L,较未优化前产量提高了34.1%。该方法为谷氨酸棒杆菌生产4-HIL的无抗发酵提供了思路,为实际生产中提高4-HIL的产量提供了参考。     

谷氨酸棒杆菌KGA-3产α-酮戊二酸补料分批发酵工艺优化

α-酮戊二酸(α-KGA)是微生物三羧酸循环中重要的中间产物,在生命代谢中起到重要的作用,具有广泛的应用价值.对谷氨酸棒杆菌KGA-3发酵产α-KGA进行了研究,确立了补料分批发酵最佳条件,即种子培养基pH控制为7.0,摇瓶种子培养温度32℃,接种时间为12h,发酵培养基装液量25 mL/500 mL圆底三角瓶,按体积分数20％接种,最适初始糖浓度为90g/L,发酵周期为32 h.发酵采取初期补氨水,转型后添加0.75 moL/L NaOH溶液调节pH的工艺.在优化条件下,α-KGA产量和糖酸转化率分别为25.8 g/L和35.1％,比初始条件下分别提高了45.5％和11.5％.     

常温常压等离子体诱变选育高产L-异亮氨酸谷氨酸棒杆菌

以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）23798为原始菌株,对其进行常温常压等离子体（ARTP）诱变,以磺胺胍抗性和氨基酸与茚三酮特异显色为筛选标记,以期得到高产L-异亮氨酸的诱变谷氨酸棒杆菌,并对其遗传稳定性进行研究。结果表明,原始菌株23798经过ARTP诱变处理180 s后,经0.4 mg/mL磺胺胍抗性筛选、多孔板高通量筛选、发酵培养复筛,选育出一株高产L-异亮氨酸诱变谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）B1。该菌株在摇瓶中发酵培养48 h,L-异亮氨酸产量达18.5 g/L,比原始菌株提高62.03%,且遗传性状稳定。     

基于PB试验和响应面分析法对谷氨酸棒杆菌CN1021发酵培养基优化

通过Plackett-Burman试验,得出糖蜜、玉米浆和豆饼水解液对谷氨酸产量有显著影响,通过最陡爬坡试验和响应面分析法对发酵培养基组成进行优化,得到谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)最适发酵培养基组成为葡萄糖30g/L,玉米浆33.9g/L,豆饼水解液19.9g/L,糖蜜30.6g/L,MnSO40.03g/L,FeSO40.03g/L,MgSO42g/L,K2HPO44.5g/L,生物素(VH)0.3mg/L,硫胺素(VB1)0.3mg/L。通过对模型验证实验,谷氨酸产量实际值为111.33g/L,且较未优化的发酵培养基相比谷氨酸产量提高了22.75%。     

双底物指数流加和双阶段溶氧控制对谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸的影响

为了实现L-异亮氨酸的高效生产,提高谷氨酸棒状杆菌YILW生产L-异亮氨酸的产量和生产强度,在详尽分析磷酸盐和玉米浆初始浓度对L-异亮氨酸发酵影响的基础上采用了双底物(玉米浆、磷酸盐)指数流加与双阶段溶氧相结合的控制策略进行L-异亮氨酸发酵。结果表明,最佳磷酸盐和玉米浆浓度分别为1.5 g/L和35 mL/L,此条件下分批补料发酵菌体生物量和L-异亮氨酸产量分别为27.66 g/L和25.89 g/L。在生长阶段进行双底物指数流加并结合双阶段溶氧控制,发酵60 h菌体生物量和L-异亮氨酸产量分别为32.29 g/L和31.32g/L,较优化前分别提高16.73%和20.97%。     

基于低拷贝质粒的高产紫色杆菌素谷氨酸棒杆菌的构建和发酵

该研究以公认安全（Generally Recognized as Safe,GRAS）的谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）为宿主,构建高产紫色杆菌素的重组菌株。利用谷氨酸棒杆菌天然大质粒pTET3的复制与分配元件,构建了低拷贝质粒pOK12CG1,该质粒在谷氨酸棒杆菌中的拷贝数约为6拷贝/基因组,且与谷氨酸棒杆菌常用质粒pEC-XK99E和pXMJ19兼容。以低拷贝质粒pOK12CG1为骨架构建了携带紫色杆菌素合成操纵子（vioABCDE）的质粒pCGvio,并分别以谷氨酸棒杆菌标准株ATCC 13032和插入序列（Insertion Sequence,IS）元件删除株为宿主,构建了7株合成紫色杆菌素的重组菌株。通过初步筛选,发现基于低拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pCGvio,其紫色杆菌素产量（508.24 mg/L）高于基于中高拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pECvio（376.16 mg/L）,而基于低拷贝质粒的IS元件删除重组菌株ISDM023/pCGvio紫色杆菌素产量达到了610.13 mg/L。进一步采用正交实验设计对重组菌株ISDM023/pCGvio进行培养基体积比（VLB:VBHIS）、诱导时间和IPTG诱导剂浓度这3个因素的发酵条件优化。结果表明,在VLB:VBHIS 为1:2、诱导时间为18 h、IPTG浓度为0.75 mmol/L的优化条件下,紫色杆菌素的摇瓶发酵产量可达了1 007.47 mg/L。该研究成功构建了紫色杆菌素的谷氨酸棒状杆菌重组菌株ISDM023/pCGvio,为谷氨酸棒状杆菌高效合成紫色杆菌素奠定了实验基础,也为其它产物的高效合成提供参考。     

稀土元素对谷氨酸发酵产酸及其谷氨酸脱氢酶的影响

以目前我国谷氨酸发酵广泛使用的谷氨酸棒杆菌S9114 为实验菌株 ,研究了稀土元素对谷氨酸发酵产酸及其谷氨酸脱氢酶的影响。结果表明LaCl3、CeCl3和NdCl3浓度分别为 0 72 0、0 0 71和 0 0 0 7mmol/L时 ,促使谷氨酸发酵产酸水平提高 6%～ 8% ,对菌体的GDH NADPH的酶活性有显著的激活作用。实验还表明 ,稀土元素对纯化GDH NADPH的活性也有一定的调节作用     

响应面法优化枯草芽孢杆菌产γ-聚谷氨酸发酵工艺

以1 株谷氨酸依赖型γ-聚谷氨酸（poly-γ-glutamic acid,γ-PGA）产生菌Bacillus subtilis GXA-28为研究对象,利用响应面法系统优化其γ-聚谷氨酸发酵培养基成分。通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验以及Box-Behnken试验构建响应方程,利用该方程预测得到最优培养基：蔗糖33.65 g/L、酵母膏0.4 g/L、NH4Cl 1.6 g/L、谷氨酸钠15 g/L、 KH2PO4 0.4 g/L、K2HPO4·3H2O 1.68 g/L、MgSO4·7 H2O 0.1 g/L、MnSO4·H2O 0.04 g/L。利用优化培养基,在40.2 ℃、160 r/min条件下摇瓶发酵22 h,γ-PGA产量达到16.63 g/L,底物谷氨酸钠转化率比优化前提高了20%,达到100%。     

高产γ-氨基丁酸富锌乳酸菌的分批及补料发酵研究

以短乳杆菌BS2为研究对象,根据已优化的培养条件,使用15L发酵罐进行分批及分批补料发酵实验,在严格控制条件下观察γ-氨基丁酸(GABA)的生物转化过程,克服摇瓶发酵的不足。采用初始pH值为5,发酵期间不控制pH值的条件下进行分批发酵;而后通过发酵期间控制pH值为5的条件下再次进行分批发酵,GABA含量得到有效提高,而谷氨酸钠和葡萄糖分别在32h和44h基本耗尽;然后采用初始pH值为5,发酵期间控制pH值不变的条件下分别在32h补入谷氨酸钠,44h补入葡萄糖,其中,补加550g/L葡萄糖200mL,630g/L谷氨酸钠200mL。补料发酵时,两者流加速度均为11.1mL/min,流加18min。流加结束后培养基中葡萄糖和谷氨酸钠含量达到18g/L以上,基本达到在初始发酵时的质量浓度,而谷氨酸钠在56h基本耗尽,GABA产量达到22.5g/L,最后在56h第2次补加谷氨酸钠,操作同上,GABA产量在104h达到33g/L以上。     

增强回补途径对谷氨酸棒状杆菌合成L-异亮氨酸的影响（英文）

该实验考察和比较增强回补途径对谷氨酸棒状杆菌合成L-异亮氨酸的影响。通过以L-异亮氨酸生产菌Corynebacterium glutamicum YI为出发菌株,分别采用基因组整合和质粒的方式过表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶编码基因ppc及丙酮酸羧化酶编码基因pyc。结果表明,获得pyc基因组整合和质粒过表达菌株ILE01和ILE02,摇瓶条件下菌株L-异亮氨酸产量分别提高17.3%(6.1 g/L)和9.6%(5.7 g/L)、发酵罐条件下分别提高11.7%(24.8 g/L)和8.1%(24.0 g/L)。获得ppc基因组整合和质粒过表达菌株ILE03和ILE04,摇瓶条件下菌株L-异亮氨酸产量分别提高30.8%(6.8 g/L)和13.5%(5.9 g/L)、发酵罐条件下分别提高15.8%(25.7 g/L)和9.5%(24.3 g/L)。此外,过表达pyc和ppc还可不同程度地提高L-异亮氨酸转化率。然而采用质粒过表达pyc和ppc均使得菌株生物量下降。因此,过表达pyc和ppc均能显著提高L-异亮氨酸产量和转化率,基因组整合的过表达方式效果优于质粒过表达。该研究首次比较并报道了增强谷氨酸棒杆菌回补途径对谷氨酸棒杆菌生产L-异亮氨酸的影响,可为其代谢工程改造提供参考。     

二次接种叠加生物素的谷氨酸发酵工艺研究

由于受到发酵罐溶氧条件的限制,在高浓度生物素的谷氨酸发酵中往往出现产酸与糖酸转化率不协调的现象,针对这一现象,研究了二次接种叠加生物素的谷氨酸发酵工艺。在试验所用的发酵罐中,采用8.0μg/L生物素浓度的培养基作为发酵基础培养,经过一段时间发酵后,接入第二次种子液以及3.0μg/L(发酵液初始体积)的生物素量,通过适当的发酵控制,产酸水平达到139.6g/L,糖酸转化率高达62.80%,单罐谷氨酸产量比一次接种添加8.0μg/L生物素的发酵工艺提高了15.78%。     

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39.0 g/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。     

发酵玉米粉酶解液制备天然鲜味料

本研究以玉米粉为主要原料,利用谷氨酸棒杆菌发酵生产新型天然鲜味料。首先通过单因素实验和正交试验优化玉米粉酶解工艺;然后在摇瓶水平对谷氨酸棒杆菌GL-6发酵产谷氨酸的条件进行优化,确定最佳氮源及含量和最佳玉米粉酶解液添加量,然后在20 L发酵罐水平进行验证,将5%的麦芽糊精加入发酵液上清中喷雾干燥得到鲜味料样品,最后对样品进行成分检测及评定。结果表明,玉米粉最佳酶解工艺为固液比1:4,酶添加量1%,温度90 ℃,时间3 h,在该条件下酶解度DE值达到60.84%;谷氨酸棒杆菌GL-6发酵产谷氨酸的最佳氮源为酵母抽提物FIG12LS 30 g/L,玉米粉酶解液最佳添加量为50%（v/v）;天然鲜味料样品MJ谷氨酸含量为43.9 g/100 g,氨基酸总含量为44.8 g/100 g,相较于不添加玉米粉酶解液发酵而得的鲜味料样品CK谷氨酸和氨基酸含量分别提高了24.0%和23.4%。此外,样品MJ富含坚果及咖啡风味的吡嗪类物质,相较于样品CK鲜味含量和营养价值均有提高,风味也更加丰富。本研究为用天然植物原料发酵生产鲜味料提供了新思路,提高了产品的市场竞争力。     

棒状链霉菌F613-1的诱变及其发酵工艺优化

该实验旨在获得克拉维酸高产菌株,并通过发酵条件优化提高其产量。以棒状链霉菌（Streptomyces clavulans）F613-1为出发菌株,通过紫外和亚硝基胍（NTG）联合诱变及含链霉素固定培养基筛选并在对突变菌株添加发酵前体研究基础上,通过单因素试验和响应面法优化其摇瓶发酵条件。结果表明,成功筛选一株棒状链霉菌衍生菌株,克拉维酸产量较出发菌株提高19.9%;添加1.5%甘油和0.15%谷氨酸可大幅缩短突变株发酵时间;突变株前36 h时25 ℃培养,后37 h时29 ℃培养,发酵pH值为7,克拉维酸产量达5.44 g/L,较出发菌株提高了55.8%。棒状链霉菌高产菌株的摇瓶发酵条件优化效果显著,为进一步提高克拉维酸生产提供依据。     

银耳芽孢多糖发酵培养基配方、发酵条件的优化及其放大发酵试验

为开发银耳芽孢高产胞外多糖深层液态发酵培养基,提高银耳芽孢多糖的发酵产量以及实现规模化生产应用,本研究采用单因素实验探索不同来源的碳氮源及营养元素对银耳多糖产量的影响,并结合Plackett-Burman和Box-Behnken响应面设计,得到高产胞外多糖的发酵培养基配方和发酵条件,进一步使用50 L发酵罐进行了发酵工艺的验证。结果表明:优化后得到银耳芽孢高产胞外多糖发酵培养基配方为:葡萄糖35 g/L,NaCl 0.6 g/L,复合氮源（酵母浸膏和玉米浆干粉1:1）3.6 g/L,MgSO₄ 0.5 g/L,KH₂PO₄ 1 g/L;最适发酵条件为:发酵温度27 ℃,发酵初始pH5,发酵时间6 d,接种量3%（v/v）,摇床转速150 r/min。优化完后银耳芽孢胞外多糖产量为214.45 mg/100 mL,在摇瓶发酵阶段达到了较高的产量水平。50 L发酵罐放大发酵中验证多糖得率为258.78 mg/100 mL,比摇瓶实验得率提高了21.03%。本次优化显著促进了银耳芽孢胞外多糖的产量,为其规模化工业生产提供理论支持。     

利用廉价原料生产聚谷氨酸的研究

目的 降低聚谷氨酸的生产成本.方法 从聚谷氨酸发酵所需的氮源和碳源出发,分别研究了小麦水解蛋白、豆饼粉、豆粕粉、玉米蛋白、玉米浆等有机氮源和甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、葡萄糖蜜、玉米糖蜜等碳源对聚谷氨酸发酵产量的影响,在此基础上通过单因素实验优化了玉米浆、硫酸铵、甜菜蜜、谷氨酸钠的添加量,最后通过发酵罐发酵比较了优化后的工艺与...