氨基酸强化forulopsis glabrata发酵生产丙酮酸

在维生素限量添加的条件下,研究了添加氨基酸对丙酮酸发酵的影响．在发酵初始添加0．8g／L谷氨酸、0．6g／L酪氨酸和0．2g／L甲硫氨酸使丙酮酸产量分别提高77．5％,16．4％和11．8％．动力学分析表明,添加以上3种原料提高丙酮酸生产性能的原因在于用于细胞生长的葡萄糖下降,显著提高了细胞对葡萄糖的产率系数（Yx/s）和丙酮酸对葡萄糖的产率系数（Yp/s）．添加氨基酸导致胞内NADH／NAD^＋比下降,增加了胞内NAD^＋可用度,加强了糖酵解速度,从而提高了丙酮酸生产强度．     

产朊假丝酵母发酵生产谷胱甘肽的氨基酸添加策略

研究了添加氨基酸对产朊假丝酵母(Candida utilis WSH02-08)合成谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的影响,结果表明,两阶段添加氨基酸能显著提高GSH的发酵水平.摇瓶中发酵10h添加4mmol/L L-半胱氨酸,16h添加混合氨基酸(L-谷氨酸8 mmo/L,L-半胱氨酸8 mmol/L,甘氨酸12 mmol/L),GSH产量和胞内GSH含量分别为290.1 mg/L和3.22%.在3 L发酵罐中,将上述氨基酸添加策略与高密度培养技术相结合,36 h流加葡萄糖的同时添加20 mmol/LL-广胱氨酸,45 h添加混合氨基酸(L-谷氨酸40 mmo/L,L-半胱氨酸40 mmol/L,甘氨酸60 mmol/L),GSH产量和胞内GSH含量分别达1725.3 mg/L和3.29%,分别比高密度培养提高了111.4%和100.6%.     

基于动力学模型的丙酮酸分批发酵温度控制策略

在对不同温度下Torulopsis glabrata分批发酵生产丙酮酸过程进行详尽分析的基础上,建立丙酮酸分批发酵动力学模型,并分析了温度与动力学参数之间的函数关系,提出T.glabrata高产量、高产率和高强度发酵生产丙酮酸的温度控制轨迹：在发酵初始阶段(0～8 h) 控制发酵温度为34℃以维持较高的菌体生长速率和丙酮酸合成速率;发酵中期(8～42 h),逐步将发酵温度降到27℃以获取代谢流强化和细胞衰亡之间的最佳平衡;然后维持27℃至发酵结束以提高细胞后续产酸能力。采用这一最佳温度控制轨迹,丙酮酸产量(89.4 g •L^-1)、对葡萄糖产率(0.76 g •g^-1)和生产强度(1.32 g •L^-1 •h^-1)比30℃恒温发酵分别提高了25.7%、16.9%和48.3%。     

利用改性载体固定化大肠杆菌产琥珀酸

采用聚乙烯亚胺（PEI）和戊二醛（GA）对棉纤维进行化学修饰,考察了载体改性后的性能和对固定化大肠杆菌产丁二酸的影响。改性后的载体菌体负载量提高了63.3%。培养基中葡萄糖浓度为43 g/L,添加改性棉纤维120g/L,以MgCO3为缓冲盐,进行批式发酵,丁二酸浓度达到29.6 g/L,比未改性棉纤维提高了11.3%;丁二酸收率达到70.5%,比改性前提高了7.5%;丁二酸生产速率达到0.66 g/(L?h), 比改性前提高了37.5% 。对该材料固载的细胞进行7次重复批式发酵,丁二酸产量、转化率和产率没有下降趋势,具有一定的重复稳定性。     

基于光滑球拟酵母环境适应性的丙酮酸中试条件优化

在对比研究3和30 L规模发酵罐中T.glabrata生产丙酮酸性能的基础上,在30 L发酵罐中系统优化并研究了氮源、维生素水平及溶氧水平对T.glabrata生产丙酮酸的影响.结果表明,以7g/L尿素作为唯一氮源能促进菌体生长,加快葡萄糖消耗和丙酮酸积累;将硫胺素水平由15 μg/L提高至18 μg/L,菌体干重提高...     

外添少量电子受体强化丙丁梭菌丙酮-丁醇-乙醇发酵的丁醇合成

强化利用丙丁梭菌发酵生产丁醇的主要方法有：添加电子载体强化NADH再生速率、通CO气体抑制氢化酶活性、外添少量丁酸等。但是,上述方法存在着总溶剂产量低、精制成本高、辅料价格昂贵等缺点。本研究通过向丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵液添加少量电子受体（Na₂SO₄/CaSO₄,2g/L）,使得梭菌胞内的电子穿梭传递系统的电子流和质子流发生改变,较多电子e^-和质子H⁺走向NADH合成途径,有利于丁醇合成;电子受体添加还可以促进对梭菌生存/丁醇合成的“有益”氨基酸、特别是缬氨酸的胞内积累/分泌,进一步强化了丁醇生产。在7L罐规模的发酵条件下、添加2g/L的电子受体Na₂SO₄,ABE发酵的丁醇浓度达到12.96g/L的最高水平,丁醇/丙酮比也有提高,分别比对照组提高35%和10%。添加Na₂SO₄等廉价电子受体提高了ABE发酵中的丁醇浓度,虽然提高幅度有限,但却可为利用发酵工程技术提高丁醇浓度和丁醇/丙酮比提供一种新的途径。     

铜离子与葡萄糖协同补料对球头三型孢菌产赤藓糖醇的影响

为考察葡萄糖和铜离子盐协同补料发酵对球头三型孢菌产赤藓糖醇的影响,在5L发酵罐中先采用不同浓度的葡萄糖进行分批发酵,然后采用优化的葡萄糖浓度并添加CuSO₄·5H₂O进行发酵研究。结果表明,初始葡萄糖浓度为300g/L的赤藓糖醇产量最大为44.52g/L,其体积生产速率为0.371g/（L·h）、转化率为0.167g/g。在此浓度葡萄糖的基础上添加30mg/L的CuSO₄·5H₂O后,赤藓糖醇产量达到49.62g/L,提高了11.5%。进一步控制总糖浓度为300g/L,且初始浓度为200g/L,分别进行单独补糖和协同补糖与铜离子的补料发酵,结果赤藓糖醇产量分别为47.25g/L和55.31g/L,比初始300g/L的葡萄糖分批发酵分别提高了6.1%和24.2%。特别地,协同补糖与CuSO₄·5H₂O后,赤藓糖还原酶（erythrose reductase,ER）的活性在84h达到最大,为0.152U/mg,比单独补糖时提高了18.8%;通过铜离子盐和葡萄糖的协同补料发酵可显著提高赤藓糖醇的产量,最终使赤藓糖醇产率达到0.461g/（L·h）。     

氮源影响酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件

为考察蛋白胨和酵母浸出膏对酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件的影响,以300g/L起始浓度葡萄糖开展实验。结果表明,与对照组(3g/L蛋白胨+5g/L酵母浸出膏作为氮源)相比,单独提高发酵培养基蛋白胨至6g/L或酵母浸出膏至12g/L,均可明显促进菌体生长和葡萄糖利用,终点乙醇体积分数由对照组的13.1%分别提高至14.4%和14.7%。研究表明,在发酵过程中,生长于提高蛋白胨浓度或酵母浸出膏浓度培养基的菌体,其质膜ATP酶活力和胞内海藻糖积累量明显高于对照组,而且发酵参数(如菌体生长、葡萄糖利用和终点乙醇体积分数)的提高与酶活力和海藻糖含量的增加密切相关,提示质膜ATP酶和胞内海藻糖在酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件中的作用。     

高产量、高分子量透明质酸发酵条件优化

研究了搅拌转速、初糖浓度及通气量对兽疫链球菌Streptococcus zooepidemicus WSH24发酵生产透明质酸的影响. 研究结果表明,搅拌转速对透明质酸产量及分子量影响很大,搅拌转速为200 r/min时透明质酸产量达到5.3 g/L,平均分子量达到1.88×106 Da,产率系数为0.13 g/g;初始葡萄糖浓度为65.8 g/L时有利于透明质酸的生产,产量达5.9 g/L,平均分子量达1.90×106 Da,产率系数为0.17 g/g;通气量对透明质酸的发酵也有较大影响,通气量为1.2 L/(min·L)时透明质酸的产量及分子量均高于0.5 L/(min·L)时的发酵结果.     

丙酮酸分批发酵的供氧控制模式

以一株光滑球拟酵母的多重维生素营养缺陷型为研究菌株,考察了分批发酵中不同体积传氧系数(KL_a)对其产丙酮酸性能的影响.高KL_a(450 h^-1)下,丙酮酸产率较高(0.797 g·g^-1),但葡萄糖消耗速度较慢(1.14 g·L^-1·h^-1);低KL_a(200 h^-1)下,葡萄糖消耗速度快(1.97 g·L^-1·h^-1),然而丙酮酸产率(0.483 g·g^-1)却明显下降.根据发酵过程主要参数和碳流分配的变化特性提出了发酵前16h控制KL_a为450h^-1、16h后控制KL_a为200 h^-1的分阶段供氧控制模式,结果实现了高产量(69.4 g·L^-1)、高产率(0.636 g·g^-1)和高葡萄糖消耗速度(1.95g·L^-1·h^-1)的相对统一,丙酮酸生产强度(1.24g·L^-1·h^-1)比控制KL_a恒定为450、300和200h^-1的过程分别提高了36％、23％和31％.实验数据表明,供氧良好状态下细胞产丙酮酸性能出现的差异可能是由维生素处于亚适量水平时酵解产生的NADH去路不同,导致细胞处于不同的能量水平而引起的.     

豆粕水解液为氮源细菌厌氧流加发酵生产L-乳酸

采用细菌厌氧发酵法生产L-乳酸,由实验确定了最佳接种量、发酵温度和pH调节剂,考察了初始葡萄糖浓度对L-乳酸生产的影响,确定初始糖浓度为70~90 g/L时得率、产率、最终生物量分别达到92.68 g/g, 3.17 g/(L×h)和8.5′107 mL-1. 为进一步降低L-乳酸生产成本,以豆粕水解液为氮源代替酵母粉,同时应用流加发酵技术,L-乳酸产量、得率、产率及转化率分别达到155 g/L, 95.5 g/g, 1.64 g/(L×h)和96.9%. 在保证L-乳酸最终浓度的同时可降低生产成本,为进一步工业化奠定了基础.     

大肠杆菌FMME-N-26生产琥珀酸的发酵条件优化和放大

琥珀酸(Succinic acid)被认为是白色生物技术生产的最具潜力的大宗化学品之一,在工业上具有广泛的应用。微生物发酵生产琥珀酸具有环境友好和可持续发展等优点,展现出良好的发展前景,但是存在得率低、副产物积累、生产强度低等问题。为了实现琥珀酸的高效生产,在3.6 L发酵罐中对E. coli FMME-N-26生产琥珀酸发酵条件和补料策略进行了优化,建立了好氧-厌氧两阶段发酵工艺,最终确定发酵策略为：有氧发酵8 h后转为厌氧发酵,MgCO3为pH中和剂,发酵72 h补加抗渗透压保护剂2 mmol/L甜菜碱,厌氧阶段控制葡萄糖浓度为1~5 g/L。优化后发酵72 h,琥珀酸的产量和厌氧阶段得率分别达到119.2 g/L和1.08 g/g葡萄糖(理论得率97%),分别比优化前提高了46.4%和4.8%,副产物乙酸和乳酸仅积累2.37和0.94 g/L,分别比优化前降低了37.1%和49.2%。在1000 L发酵罐中实现中试放大生产,E. coli FMME-N-26生产琥珀酸的产量、得率和生产强度在国内外属于领先水平,为琥珀酸工业化生产奠定了坚实的基础,同时也为其他高价值化学品的生产提供了借鉴。     

补料分批培养提高转氨酶发酵产酶密度的研究

转氨酶是苯丙酮酸酶法制备L-苯丙氨酸的关键酶源,为提高转氨酶的发酵产酶密度,文章采用补料分批培养方式对大肠杆菌A5发酵产酶进行了研究。优化的补料培养工艺为:初始葡萄糖质量浓度5 g/L,初始氮源体积分数为玉米浆5 mL/L、蛋白胨质量浓度1.5 g/L,控制发酵过程pH值7.5,当葡萄糖质量浓度下降为2 g/L,开始每隔2 h补加质量浓度为120 g/L的葡萄糖溶液,从8 h起每隔2 h补加20 mL/L玉米浆+6 g/L蛋白胨及0.6 g/L的4种氨基酸溶液(L-甲硫氨酸、L-缬氨酸、L-异亮氨酸和L-谷氨酸)。在此条件下发酵培养24 h,菌体干质量浓度达10.5 g/L,比优化前产酶量提高了126%。     

聚乙烯醇丝固定化米根霉发酵产L（+）-乳酸

以聚乙烯醇(PVA)丝为吸附材料的立体载体,固定化米根霉菌种As3.3462发酵生产乳酸。与游离发酵相比,摇瓶单批固定化发酵乳酸的最终质量浓度提高了25%,发酵时间缩短了33%。分别在摇瓶和鼓泡式反应器中进行了载体的稳定性研究,摇瓶中可稳定发酵10批次,平均转化率为65%,平均产率为1.1g/(L.h);1L鼓泡式生物反应器的放大实验中进行了9批半连续发酵实验,乳酸质量浓度最高达到55.68g/L,转化率69.60%。     

发酵生产环氧琥珀酸水解酶的研究

诺卡氏菌环氧琥珀酸水解酶是胞内酶,提高发酵过程酶的产量可以从提高菌体质量浓度和提高比酶活两方面入手。菌体质量浓度和培养基中葡萄糖的质量浓度有关,但葡萄糖质量浓度过高对菌体的生长会有抑制作用,培养基中初始葡萄糖质量浓度为5g/L,在消耗殆尽后以1.3g/(L·h)的速度流加,可以将菌体质量浓度提高到6g/L以上。环氧琥珀酸采用两段式流加,流加结束时比酶活达到3000u/g以上,菌体质量浓度达到了8g/L,与原产酶水平1200u/g和菌体质量浓度4g/L相比有较大的提高。     

小麦秸秆的预处理对球拟假丝酵母产槐糖脂的影响

考察小麦秸秆的预处理方式对球拟假丝酵母(Starmerella bombicola)利用其糖化液发酵产槐糖脂(SLs)的影响，并对发酵进行优化。分别选择稀酸预处理(DAP)、NaOH预处理(SHP)和SO3微热爆预处理(STMEP)对小麦秸秆进行预处理，使用纤维素酶酶解糖化后将糖化液用于SLs的发酵，采用补加葡萄糖和活性炭脱毒的方法提高SLs的产量。结果显示，SHP最利于小麦秸秆的酶解糖化，所得糖化液中葡萄糖含量达61.30 g/L，其次为STMEP和DAP，葡萄糖含量分别为48.33 g/L和40.00 g/L。STMEP糖化液中抑制物的总含量最低，其次为SHP和DAP。S. bombicola可以直接利用上述糖化液发酵产SLs，但发酵特性有所不同。SHP和STMEP糖化液更利于酸型槐糖脂(ASL)的积累，相比于化学合成培养基，其产量分别提高了74.27%和92.33%，达到100.45 g/L和110.86 g/L。补加葡萄糖和活性炭脱毒可以进一步提高SLs的产量。对于SHP糖化液，补加葡萄糖及其与活性炭脱毒的联合可将ASL的产量进一步提高至124.49 g/L；对于STMEP糖化液，则可将内酯型槐糖脂(LSL)的产量进一步提高至32.02 g/L，与化学合成培养基的LSL发酵水平相当。因此，小麦秸秆具备发酵产SLs的潜力，且不同预处理方式及发酵方式可用于获得不同类型的SLs，本研究有助于降低SLs的生产成本并拓展其应用领域。     

丙酸杆菌的两种固定化细胞反应器发酵生产丙酸及其代谢通量分析

根据构建的费氏丙酸杆菌合成丙酸的生化反应网络,利用代谢通量分析法分析了课题组构建的两种固定化细胞反应器对丙酸发酵的影响.结果表明,固定化细胞发酵可以调节葡萄糖-6-磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸节点处的代谢通量分布,从而最终影响生物量和各种有机酸的合成.与游离发酵相比,两种固定化发酵方式戊糖磷酸途径通最都有显著提高,乙...     

粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸发酵条件的优化

目的优化粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)的发酵条件,提高GABA的产量。方法通过单因素试验和正交试验对产GABA的粪肠球菌HX-3-6发酵条件进行优化,采用Plackett-Burman(PB)试验设计法筛选产GABA的培养基主要影响因素,应用Box-Behnken设计及响应面分析对影响发酵产GABA的主要培养基因素进行优化;用最终优化的配方进行3次验证试验。结果最佳发酵条件为底物浓度30 g/L,起始pH 5.5,发酵时间72 h,温度35℃;PB法筛选出了培养基中有显著效应的4个因素为MnSO4﹒H2O、NaCl、柠檬酸三胺和葡萄糖,经Box-Behnken设计及响应面分析,确定该4个主要影响因素的最佳浓度分别为0.100 785、0.224 459、0.215 355及12.335 95 g/L。3次验证GABA的产量平均可达16.027 g/L,比优化前(11.006 g/L)提高了45.62%。结论优化的粪肠球菌HX-3-6发酵条件和培养基可显著提高GABA产量,为其工业化生产奠定了基础。