粪产碱杆菌在不同底物限制性条件下连续培养

为了提高菌体阶段菌体的生长密度、对分批发酵有一些优化指导作用,对菌体本身特性进行了研究.以葡萄糖、氯化铵分别为限制性底物,对粪产碱杆菌进行了连续培养,模拟了粪产碱杆菌在不同的营养条件下的发酵情况,并对连续培养特性和动力学性质进行了分析.结果表明:在葡萄糖限制条件下粪产碱杆菌的比生长速率与限制性底物浓度的关系符合Monod方程,建立了相应的模型方程;同时还建立了两种限制条件下的葡萄糖的消耗动力学模型;并对两种限制条件下的维持系数、菌体产率进行了比较.比较表明:葡萄糖限制对菌体产率的影响比氯化铵限制时大,在氯化铵限制条件下菌体产率最大为0.4 g/(h·L),而葡萄糖限制条件下菌体产率最大只为0.3 g/(h·L)左右;氯化铵限制条件下的维持系数是葡萄糖限制条件下的2倍,说明发酵过程中主要的维持消耗是在产胶期热凝胶的合成过程中.     

米曲霉固体发酵过程中的动力学

对米曲霉固体发酵生产酱油过程中各阶段的微生物动力学行为进行了研究,应用动力学的概念对所建立的菌种筛选模型进行了解释.种子生长和发酵阶段的研究结果表明碳源是米曲霉产孢子的速率限制性底物,种子阶段孢子对残总糖的产率系数为YX/S=2.428×1010 个/g,最大比生长速率μmax=5.28 d-1,产孢子的最大比生长速率与温度之间的关系呈钟罩形.同时建立了产孢子速率与水分含量的关系以及产酶速率与水分之间的关系.在发酵过程中发现了米曲霉的二次生长现象,该现象出现的时间随不同的底物比例发生迁移.     

Xantho mo nas campestris-9002源黄原胶发酵动力学的研究

利用恒化培养技术研究了黄原胶发酵动力学,建立了较为合理的恒化培养系统。对采集的数据用计算机进行回归,求得最大比生产速率μmax=0.242h-1,饱和常数Ks=41.32,基质得率系数YGmax=1.560g/g以及维持系数m=0.009g/g·h,最佳理论稀释速率Dm=0.05428h-1。并研究了黄原胶比生成速率、细胞产素、残糖、粘度等参数随菌体比生成速率的变化关系。     

合成革废水DMF抑制动力学初探

采用批次试验方法进行动力学试验研究,并用Origin软件进行拟合。短程硝化反应中,随着进水二甲基甲酰胺(DMF)浓度的不断升高,氨氮降解速率逐渐下降;氨氮比降解速率r(g NH_4~+—N/(g VSS·d))与DMF浓度c_I(mg/L)线性关系明显:r=0.383 6-0.000 624 9c_I(R~2=0.966 9)。厌氧氨氧化反应中,随着进水DMF浓度的不断升高,氨氮降解速率逐渐下降,在35mg/L浓度范围内氨氮比降解速率降幅明显;氨氮比降解速率r(g NH_4~+—N/(g VSS·d))与DMF浓度cI(mg/L)的关系式为:r=0.059 92×(1+c_I)~(-0.249 9)(R~2=0.959 8);厌氧氨氧化颗粒污泥具有一定DMF耐受性。     

纳豆菌分批发酵纳豆激酶动力学研究

通过三联30L全自动发酵罐对纳豆菌的分批发酵动力学进行了研究,结果表明,纳豆菌的生长与限制性基质葡萄糖浓度之间符合Logistic方程,建立了细胞生长、产物合成和基质消耗随时间变化的数学模型。应用MATLAB软件对发酵动力学模型进行最优参数估计和非线性拟和,获得最大比生长速率(μm)和产物得率(YP/X)分别为0.228h-1、5.835g/g,模型模拟计算结果与和实验值能较好地吻合,动力学研究结果表明该模型能较好地反映细胞的生长、底物消耗和产物合成过程机制。     

pH值和比生长速率协同调控Streptomyces albulus合成ε-聚赖氨酸

聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是Streptomyces albulus分泌产生的1种抗菌肽,主要用作生物食品防腐剂。为了进一步了解S. albulus积累ε-PL的影响因素,该文探究了恒化培养体系下不同pH值和菌体比生长速率对S. albulus M-Z18合成ε-PL的影响。结果发现,随着pH降低(D=0. 04 h~(-1)),细胞得率(Y_(X/S))逐渐减小,葡萄糖比消耗速率(q_S)、ε-PL比合成速率(q_P)和胞内ATP浓度逐渐增加。与此相一致,随着菌体比生长速率增加(pH 4. 0),q_S、q_P和胞内ATP浓度均呈逐渐增加趋势。因此,低pH和高菌体比生长速率都有助于S. albulus M-Z18高效积累ε-PL。该研究一方面为S. albulus在低pH环境积累ε-PL的原因提供了新的认识,另一方面也为后续通过提高细胞比生长速率而增加ε-PL产量的发酵优化提供了理论指导。     

酿酒酵母的发酵优化与动力学研究

研究了酿酒酵母在游离生长条件下细胞生长、乙醇生成和葡萄糖消耗动力学.通过耐高温酿酒活性干酵母在35℃的复合培养基中不通风生长的三水平正交实验,用Gauss-Newton非线性最小二乘法拟合了发酵动力学参数.当发酵液中的葡萄糖浓度远大于饱和生长系数Ks时,酵母细胞的生长代谢规律受葡萄糖的影响很小.乙醇总是减缓酿酒酵母的生长代谢速率,当乙醇浓度达到完全抑制值KP时细胞就停止生长.酵母细胞的自由生长存在极限浓度Kx,而在细胞浓度为Kx/2处获得最大细胞增长率.当发酵液中乙醇浓度低于KP[1-β/(αμmax)]时,在细胞浓度为Kx[1-β/(αμmax)]/2处获得最大乙醇发产率.而高于此乙醇浓度时,乙醇产率随细胞浓度单调增加.在发酵动力学方程的基础上,可根据发酵目标对发酵条件进行优化.     

Paenibacillus polymyxaZJ-9混合发酵菊粉和葡萄糖合成R,R-2,3-丁二醇

在7.5 L发酵罐上考察了Paenibacillus polymyxa ZJ-9混合发酵菊粉和葡萄糖合成R,R-2,3-丁二醇的工艺条件。选用菊芋菊粉粗提液为发酵前期底物,分析比较不同初始菊粉浓度下的细胞比生长速率(μ)和产物比合成速率(qp),进而研究了补糖种类和不同补料方式对合成R,R-2,3-丁二醇的影响。结果表明,初始菊粉75.0g/L,当发酵到24 h、31 h时,分别添加15.0 g/L的葡萄糖,发酵效果最佳,44 h时,产物产量达到最高值47.8 g/L,与分批发酵相比,糖转化率由原来的34.9%提高到45.5%,生产强度由原来的0.70 g/(L·h)提高到1.09 g/(L·h),并且副产物乙偶姻、残糖浓度相对较低。     

深层发酵生产红菇菌丝体和多糖的培养基优化研究

研究了采用液体发酵法生产红菇菌丝体及红菇多糖的发酵培养基。研究了碳源、氮源和金属离子对红菇细胞生长及红菇多糖的影响。结果表明:葡萄糖作为最佳碳源有利于细胞生长和胞内外多糖等代谢产物的积累而获得高的多糖产率;酵母膏作为最适氮源能获得最高的菌丝生物量、胞外多糖产量和多糖产率,尽管此时胞内多糖处于一个稍低水平;金属离子也对细胞生长具有影响,在锌离子存在的情形下能够获得最佳的细胞生长及代谢产物累积效果。在最优化培养基的条件下,细胞干重、胞外多糖、胞内多糖、总多糖及多糖产率分别达到20.94g/L,1.54g/L,78.11mg/g,2.95g/L和8.13%。     

固定化酵母细胞生物合成胞苷三磷酸工艺的优化

以胞苷一磷酸(CMP)为底物,采用响应面分析法对固定化酵母细胞发酵制备胞苷三磷酸(CTP)的影响因素进行优化,采用HPLC法对CTP定量。结果表明:在CTP生物合成中磷酸根离子和Mg2+浓度存在一个临界浓度低于临界浓度二者将限制CTP产率;在本实验范围内固定化酵母发酵制备CTP的最佳工艺为:20mL底物样液添加20g固定化酵母,CMP浓度100mmol/L、葡萄糖浓度100mmol/L、磷酸盐浓度250mmol/L、Mg2+浓度15mmol/L、pH6.1、反应时间2h,在此条件下CTP的产率可达67.89%。     

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。     

添加辅酶前体及流加诱导物提高黄嘌呤氧化酶发酵产率

通过对产黄嘌呤氧化酶菌株进行16S rDNA序列分析,构建系统进化树,确定该菌株为球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)。添加辅酶前体(核黄素、硫胺素)及诱导物(次黄嘌呤,3.6 g/L),提高了发酵产酶;通过两种方式流加葡萄糖及次黄嘌呤,结果表明,发酵至24 h,一次性补葡萄糖质量浓度4.0 g/L,流加次黄嘌呤质量浓度至3.6 g/L,酶产率可达8 952.7 U/L,比未补料时提高25.7%,平均产率系数达1 041.0 U/g。测定流加发酵过程中铵根离子浓度变化,发现一定质量浓度的铵根离子抑制发酵产黄嘌呤氧化酶。     

稀土元素铈对霍山石斛类原球茎悬浮培养细胞生长和多糖合成的影响

研究外源稀土元素铈对霍山石斛类原球茎悬浮培养细胞生长、多糖合成、培养基中碳氮磷源消耗的动力学特性,以及对胞内糖、胞内氮、胞内磷转化的影响。结果表明：适量的铈能够改善霍山石斛类原球茎对碳氮源的利用,提高胞内糖、胞内氮、胞内磷的含量,从而促进细胞生长和多糖合成。以添加10μmol/L 的铈效果最好,细胞的生长速率从0.501g/(L·d)提高到0.649g/(L·d);培养至24d 时,每升培养液中类原球茎干质量为25.45g,比对照提高了20.2%,培养至18d 多糖总质量浓度达到峰值3.35g/L,是对照的1.53 倍。     

真菌Simplicillium lanosoniveum胞外多糖合成条件的优化及其动力学分析

Simplicillium lanosoniveum(DT06)是一种能够合成特殊胞外多糖的半知菌类真菌。本文以真菌DT06为研究材料,采用BBD设计原则的响应面法优化其胞外多糖的合成工艺条件,并对其发酵动力学参数进行分析。在单因素实验的基础上,以胞外多糖得率为响应值,确定多糖合成的最优条件:初始p H4.87,葡萄糖40.65 g/L,蛋白胨10.38 g/L,温度30℃,转速140 r/min。优化后真菌DT06胞外多糖得率可达0.139 g/g,比优化前提高了32%。在此优化条件下,对DT06的发酵过程进行动力学分析,结果表明:DT06最大比生长速率μmax=0.156 h-1,其多糖合成与菌体生长部分偶联。与其它产多糖的真菌相比,DT06合成多糖的最大比合成速率较高达到0.066 h-1,但总的多糖得率却较低。碳平衡计算发现DT06还产生一种未知的中性含碳产物,其碳得率为0.129 g/g。上述实验为DT06多糖发酵过程的调控及其胞内代谢网络的优化提供了依据。     

NH+4离子对重组毕赤酵母产华根霉脂肪酶发酵过程的影响

利用重组毕赤酵母在7 L的发酵罐中进行分批补料高密度发酵,考察不同NH4+质量浓度对毕赤酵母基因工程菌表达华根霉脂肪酶的影响。结果表明,补加(NH4)2SO4溶液维持NH4+质量浓度在7 g/L时华根霉脂肪酶酶活最高,分别是不补加(NH4)2SO4溶液、补加并维持NH4+质量浓度在5 g/L、10 g/L条件下的1.41、1.11、1.08倍,而且在该氮源质量浓度条件下,胞外总蛋白质质量浓度最高,达到5.61 g/L。通过分析不同氮源条件下发酵参数比生长速率、产物比形成速率和底物比消耗速率的差异,发现发酵维持NH4+质量浓度在7 g/L时,产物比形成速率和底物比消耗速率均较高,这与该条件下产酶水平最高相一致。研究结果表明,对毕赤酵母基因工程菌发酵过程中的氮源进行优化,能够明显促进外源蛋白质的表达。     

通气量对酿酒酵母GGSF16高浓度乙醇发酵的影响

在5 L发酵罐中,研究了以260 g/L葡萄糖为底物,不同通气量对酿酒酵母GGSF16高浓度乙醇发酵的影响。结果表明,与厌氧条件相比,通入适当的空气是高浓度乙醇发酵过程中重要的控制参数,能够缩短发酵时间,增加酵母细胞量,提高酵母细胞的存活率和乙醇耐受性。然而,乙醇产率与单位质量的酵母细胞消耗葡萄糖和生成乙醇的能力降低。最适通气量为80 m L/min,酵母细胞干重为14.16 g/L,发酵强度为3.93 g/(L·h),比厌氧分别提高104%和70.1%,终点乙醇浓度为117.9 g/L,乙醇产率为0.452 g/g(发酵效率87.8%)。     

不同因素对酶诱导乳清蛋白凝胶性质的影响及其结构研究

采用蛋白酶诱导乳清浓缩蛋白(WPC)成胶,对影响凝胶性质的乳清浓缩蛋白质量浓度、酶与底物比(E/S)、pH 值、温度以及钙离子浓度分别进行研究。结果表明：乳清蛋白质量浓度、反应pH 值、温度和钙离子浓度均会不同程度地影响乳清蛋白凝胶的质构性质和保水性,且当乳清蛋白质量浓度为10g/100mL,E/S 为0.5%pH 值为7.0,酶解温度为50℃,钙离子浓度为2.5mmol/L 时制得的乳清蛋白凝胶具有类似于脂肪的质地和口感,具有很好的模拟脂肪特性。透射电镜分析表明此凝胶为一种结构较为松散的颗粒聚集状凝胶。     

鼠李糖乳杆菌乳酸发酵动力学的研究

鼠李糖乳杆菌是一类重要的L-乳酸生产菌,研究其发酵条件及其动力学对发酵工艺及其过程控制具有重要意义.本文针对鼠李糖乳杆菌1.549,通过摇瓶悬浮试验确定其最佳培养条件及发酵培养基组成.在此基础上,研究初始葡萄糖浓度和产物乳酸的积累对发酵过程的影响,建立发酵动力学模型.结果表明,鼠李糖乳杆菌1.549摇瓶发酵最佳培养条件:温度34℃,种龄8 h,接种量5%.由正交试验确定的摇瓶最佳发酵培养基组成:酪蛋白胨15 g/L,酵母膏4 g/L,葡萄糖50 g/L,柠檬酸二铵1 g/L,K2HPO4 2 g,L,乙酸钠2 g/L,MgSO4 0.3g/L,MnSO4·H2O 0.03 g/L,FeSO4·7H2O 0.03 g/L.鼠李糖乳杆菌利用葡萄糖L-乳酸发酵动力学模型结果与本试验结果吻合较好,其乳酸发酵机制属部分生长耦联型.动力学参数揭示,高浓度的初始葡萄糖底物和乳酸的积累对发酵的影响在于其对细胞生长的抑制.     

蛹虫草菌胞外多糖发酵动力学的研究

对蛹虫草胞外多糖的发酵过程和发酵动力学进行了研究。基于菌丝体的定义(dCx/dt=μCx)和菌丝体比生长速率μ[μ=μ(t)],得到了描述发酵过程中菌丝体生长和胞外多糖生成的数学模型,同时对实验数据与模型进行了比较,结果拟合良好,说明此模型较好地反映了蛹虫草胞外多糖的发酵过程及其动力学机制。     

响应面法优化α-淀粉酶酶解木薯淀粉的工艺及动力学模型研究

以葡萄糖值(DE)为考察指标,在单因素试验基础之上,利用响应面法研究时间、温度及酶与底物比(E/S)对α-淀粉酶酶解木薯淀粉的影响。利用Lineweaver-Burk和Wilkinson统计法求解米氏常数(K_m)和最大反应速度(V_m),并建立相应动力学模型。结果表明:α-淀粉酶酶解木薯淀粉制备葡萄糖的最佳参数为:温度60℃,E/S=0.1 U/mg、时间130 min。在此条件下,DE验证值为(82.91±1.32)%。在pH 6.0,50℃条件下,K_m=12.077 mg/mL,V_m=0.218 mg/(mL·min)。在37~52℃范围内,Ea=44.611 kJ/mol,△H=110.847 kJ/mol。