鸟苷发酵新工艺

由华东理工大学张嗣良等开发的鸟苷发酵新工艺，通过发酵过程调控优化使产苷量有所突破，在广东星湖科技的发酵车间试验推广后已全面使用，工艺稳定，发酵产苷率和糖转化率分别提高49.59％和16．62％，鸟苷收率提高70．05％，生产成本全面下降。星湖科技公司进行二次扩产后，产量增加两倍，占据了国内45％以上的市场份额。     

真菌共培养强化柚苷酶生产的工艺优化

共培养技术作为一种新型发酵策略,能够有效提高目标产物产量,在生化、制药和食品工业具有很好的应用前景。研究采用平板透明圈法对产酶菌种进行筛选,进一步考察各发酵参数对真菌共培养液态发酵产柚苷酶过程的影响。结果表明,黑曲霉FFCC uv-11与根霉FFCC 3201为较适宜的菌种组合,当接种时间间隔为36 h,接种量为10%,接种比例为2:1,发酵初始pH为5.5,共培养发酵时间为72 h时,柚苷酶活力最大可达733.19 U·m L~(-1),是未优化条件下柚苷酶酶活的2.22倍。研究为进一步探索柚苷酶共培养发酵过程、提高柚苷酶酶活提供了基础数据,同时对推动柚苷酶工业化进程具有重要意义。     

短乳杆菌产胸苷磷酸化酶发酵培养基的优化

胸苷磷酸化酶在核苷类物质合成中具有重要作用,本研究以短乳杆菌为胸苷磷酸化酶生产菌种,对短乳杆菌产胸苷磷酸化酶发酵培养基进行优化。首先通过Plackett-Burman设计筛选出影响短乳杆菌产胸苷磷酸化酶的3个较为重要因素：发酵时间（P=0.030）、接种量（P=0.033）和葡萄糖浓度（P=0.019）。在此基础上采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并利用响应面中心组合设计对影响显著因素进行优化,得到最适培养基组成成分和培养条件为：发酵初始pH 8.0,葡萄糖18 g/L,酵母膏15 g/L,NaCl 7.5 g/L,蛋白胨10 g/L,胸苷15 mmol/L,摇床转速110 r/min,发酵温度38 ℃,发酵时间10.57 h,接种量1.54%。在此优化条件下,短乳杆菌产胸苷磷酸化酶能力得到了很大提高,短乳杆菌胸苷磷酸化酶活从0.400 U/mg湿菌体提高到1.172 U/mg湿菌体,比优化前提高了2.93倍。蛋白质凝胶电泳分析显示经优化后每克湿菌体胸苷磷酸化酶的含量明显高于优化前。     

肌苷发酵与分离组合过程的研究

用枯草芽孢杆菌(摇瓶产量3～4.5g/L)在2L 搅拌罐内进行发酵并引出部分发酵液流经一分离柱,把发酵和产物分离组合起来。结果表明,在进行肌苷发酵的同时,分离部分产物肌苷,可改善产物的反馈调节作用,从而使肌苷产量增加。对上柱流速、总糖浓度、补料流速进行正交试验考察表明,上柱流速对肌苷的生成及产量影响最大。适当提高上柱流速可以大大提高肌苷产量,在上柱流速为3mL/min 的条件下与分批发酵结果相比,肌苷的比生成速率大大提高,发酵终了产苷量由3.39g/L,提高到8.64g/L,产量提高了155.9%。说明了肌苷分离与发酵组合的可行性及开发潜力,它的应用可望能改变目前工业生产上产苷低的问题。     

柠檬酸钠对肌苷发酵过程代谢流分布的调节

基于物料的质量守恒定律和中间代谢物的拟稳态假设,定量研究了柠檬酸钠对肌苷发酵过程不同时段代谢流分布的影响.结果表明,添加的柠檬酸钠能够抑制存在于EMP途径和TCA循环之间的“碳源溢流”.在24 h以后, EMP途径的代谢通量平均降低33％,HMP途径通量平均增加76％,肌苷合成途径通量平均增加77％,最终产苷由17.44 g•L^-1提高到24 g•L^-1, 增幅达37.6％.     

发酵法生产乙醇研究进展

介绍了固定化细胞发酵,细胞循环发酵、固体发酵、高温发酵等乙醇发酵新工艺,系统地阐述了乙醇发酵与吸附分离耦合、乙醇发酵与膜分离耦合、萃取发酵、真空发酵及乙醇气提发酵及其与分离技术的耦合等过程的研究。乙醇发酵与分离技术的耦合过程可以提高发酵速率,降低乙醇回收过程的能耗,实现过程的连续操作,降低设备投资和操作费,具有很广的应用前景。     

Nocardia sp.RS合成腈水合酶过程及其高酶活的表达工艺

对Nocardia sp．RS合成腈水合酶的过程进行了分析，研究了菌体生长和酶活表达的相互关系、pH调控和葡萄糖消耗对产酶速率的影响．根据腈水合酶在发酵过程中的生成特性，设计开发了葡萄糖—Co^2 耦合补加工艺优化产酶过程，通过对产酶过程的优化，大大提高了腈水合酶的发酵水平，酶活达到了10195U／ml，比优化前提高了43．2倍．     

乙醇发酵原位分离产物耦合方法研究进展

乙醇发酵过程存在明显的产物抑制现象,严重制约了乙醇产率的提高。乙醇发酵与产物分离的耦合可有效解决这一难题,目前乙醇发酵耦合产物分离的方法主要有乙醇气提发酵、乙醇真空发酵、乙醇吸附发酵、乙醇萃取发酵、乙醇膜分离发酵等。作者主要概述了各种乙醇发酵耦合产物分离方法的研究进展,并对今后乙醇发酵耦合产物分离研究开发提出了展望。     

预处理方法对玉米秸秆发酵产氢的影响及其机理分析

研究了不同预处理方法对玉米秸秆发酵产氢气的影响和秸秆降解产氢的机理。实验分别采用酸解(AP)、酸解耦合固态酶解(AEP)、高温蒸煮(HP)和高温蒸煮耦合固态酶解(HEP)的玉米秸秆进行发酵产氢,分析预处理后秸秆累积产氢量与可溶性糖含量的关系。在此基础上,通过秸秆化学组成成分分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射分析,探讨了秸秆降解的机理。结果表明,秸秆的累积产氢量与可溶性糖含量基本正相关,秸秆糖化效率是影响秸秆累积产氢量的主要因素。四种预处理方法主要作用于秸秆半纤维素和纤维素的无定型区,预处理过程皆在不同程度上提高了秸秆的结晶度,并在极大程度上提高了玉米秸秆的累积产氢量。其中AEP方法预处理秸秆效果最好,累积产氢量达到了226.1 m L·(g·TS)-1。     

β-半乳糖苷酶产生菌的筛选和发酵条件优化

以X-gal为显色剂,从大连三寰乳制品厂区周围土壤中筛选到15株β-半乳糖苷酶产生菌,以ONPG为底物,测定该15株菌液体发酵后的β-半乳糖苷酶活力,复筛到1株β-半乳糖苷酶高产菌株MFY-03。对菌株MFY-03摇瓶发酵产β-半乳糖苷酶的工艺条件进行了优化,确定了发酵培养基的组成为:葡萄糖1.0%,乳糖1.0%,酵母粉0.5%,蛋白胨1.0%,吐温80 1.0%,pH 6.8,于45℃、200 r/min条件下培养24 h,β-半乳糖苷酶活力达到3.74 U/mL。     

肌苷发酵和分离耦合过程的动力学

许多发酵过程都受到高浓度产物的抑制,肌苷发酵亦存在明显的产物反馈抑制作用。为了降低产物抑制效应,采取发酵和离子交换分离产物、流加补料结合起来的耦合发酵方法。本文结合肌苷合成代谢途径,建立了肌苷耦合发酵动力学模型,用于指导工业生产。     

基于果糖与葡萄糖不同混合比例的丙酮丁醇发酵

介绍了以不同底物的丁醇发酵结果,阐述了在以55g/L葡萄糖与果糖（1∶4）混合糖模拟菊芋物料为底物的丁醇发酵过程中存在果糖利用及丁醇产量较低等问题,研究了基于葡萄糖与果糖不同混合比例（1∶2、2∶3、3∶2及3∶1）的丁醇发酵性能。研究结果说明了随着混合比例提高,发酵时间由76h缩短至48h,菌体最大生物量OD620由2.1提高至4.3,而当葡萄糖与果糖混合比例为1∶2时,发酵过程中菌体细胞对果糖代谢能力最佳,且终点残糖浓度仅为2.1g/L,果糖利用效率达到95.03%,丁醇及总溶剂产量分别达到9.7g/L与16.0g/L。     

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）。     

两段双底物发酵生产1,3–丙二醇

利用Klebsiella pneumoniae生长与催化耦合的特点，将好氧生长与厌氧转化两个过程耦合，开发了两段双底物发酵生产1,3-丙二醇的新工艺，并对其工艺特点进行了初步研究. 结果表明，采用两段双底物发酵工艺，发酵过程菌体浓度明显高于传统的厌氧转化工艺，OD650最大值达到9.37，发酵60 h, 1,3-丙二醇的浓度达到50.16 g/L，生成速率达0.836 g/(L×h)，比传统工艺提高了45%.     

日本血吸虫核酸疫苗质粒适宜宿主菌的筛选及其发酵条件的优化

目的筛选二价日本血吸虫核酸疫苗质粒的适宜宿主菌,并对其发酵条件进行优化。方法通过综合考察细胞干重、质粒DNA产量及工程菌传代的质粒稳定性等参数,确定适宜宿主菌及其相适应的发酵培养基碳源、氮源和磷酸盐类型;进一步通过中心组合设计响应面试验,优化发酵培养基,并对优化的发酵培养基进行实验验证。结果确定适宜宿主菌为E.coliDH5α,优化的发酵培养基(m/v)为:NaCl1.0%,Yeast Extract1.0%,磷酸盐0.3%[其中m(K2HPO4)∶m(KH2PO4)=1∶4],甘油1.68%,牛肉汁2.28%,豆饼汁4.21%。在此发酵条件下,菌体干重由原来的1.57mg/ml增长至5.68mg/ml,质粒DNA产量由原来的3.94μg/ml增长至36.52μg/ml。结论已筛选出日本血吸虫核酸疫苗质粒适宜宿主菌,并优化了其发酵条件,明显提高了质粒DNA产量,具有大规模发酵生产应用价值。     

对比分析进水基质浓度对乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响

以糖蜜废水为基质,将两套厌氧接触式发酵制氢反应器(ACR)出水pH分别控制在4.5～5.0、5.5～6.0的水平,通过逐级提升进水COD浓度方式,系统对比分析基质浓度对乙醇型和丁酸型发酵制氢系统的影响。结果显示,对于乙醇型发酵制氢系统而言,当HRT 6 h,进水COD从5000逐步提升至12000 mg·L^-1时,反应器的产氢效能逐步得到增强,但当COD进一步提升至15000 mg·L^-1时,底物反馈抑制作用开始显现,因而在进水COD为12000 mg·L^-1时,ACR产氢性能最佳,系统的产氢速率、污泥比产氢速率和单位基质氢气转化率分别为68.8 L·d^-1、744.5 ml H₂·(g VSS·d)^-1、2.3 mol H₂·(mol葡萄糖)^-1。对于丁酸型发酵制氢系统而言,当HRT 8 h,在进水COD从5000提升至20000 mg·L^-1过程中,ACR产氢效能总体呈下降趋势,在进水COD为5000 mg·L^-1时,系统的污泥比产氢速率和单位基质氢气转化率最大,分别为159.6 ml H₂·(g VSS·d)^-1、1.0 mol H₂·(mol葡萄糖)^-1。研究结果表明,在进水COD为500～20000 mg·L^-1的运行中,ACR乙醇型发酵系统的产氢效能优于丁酸型发酵制氢系统。     

四株酵母乙醇发酵的初步研究

比较了休哈塔假丝酵母NLP21、树干毕赤酵母NLP22、NLP23和NLP31,在30 g/L的木糖和混合糖(葡萄糖15 g/L+木糖15 g/L)发酵培养基上以及在培养基中氮源浓度降低到原来1/2和1/10时的发酵性能。结果表明,在30 g/L木糖发酵培养基上,NLP23和NLP31产乙醇质量浓度最高,分别为(11.14±0.13)和(11.15±0.08) g/L。在15 g/L葡萄糖+15 g/L木糖混合糖发酵培养基上,NLP31产乙醇质量浓度最高,为(10.91±0.12) g/L。当发酵培养基中氮源浓度降低到原来的1/2时,NLP23和NLP31产乙醇能力相当,但后者产木糖醇的量增大;当氮源质量浓度降低到原来的1/10时,NLP23和NLP31产乙醇能力随着发酵轮数的增加,逐渐下降,氮源浓度低,降低了乙醇的产量。     

氨基酸强化Torulopsis 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0.8 g/L谷氨酸、0.6 g/L酪氨酸和0.2 g/L甲硫氨酸使丙酮酸产量分别提高23.5%, 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.     

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%。