不同碳源培养胶球藻C-169净化糖蜜酵母废水

本项目系统研究了三种碳源(CO_2、醋酸和甘油)添加到预处理后的糖蜜酵母废水,在藻菌共生条件下培养胶球藻C-169的生长情况及强化废水净化效果。结果表明,与通入空气相比,补充2%CO_2,能显著提高细胞的平均比生长速率、生物质产率,分别是通入空气的6.49、10.4倍,显著提高了对脱色废水的总氮、总磷和氨氮去除率(p0.05),但降低了废水COD(化学需氧量)去除率。研究发现胶球藻C-169能够利用甘油作为其生长的碳源,在0～20 g/L甘油浓度时,随着甘油浓度的提高,细胞生长速率增大,总氮、总磷去除率提高,并在20g/L时获得最高生物量干重达到8.80g/L,平均比生长速率是不添加甘油的2.07倍,生物量产率达0.70 g/(L·d)。甘油浓度在15 g/L以上时,总氮、总磷去除率分别高达85%、95%以上,极显著地提高了废水COD(p0.01)。添加1～4g/L醋酸,均会抑制胶球藻C-169的生长,降低废水净化效果。因此在使用C-169净化COD较高的废水时,可添加甘油作为其生长的碳源。     

胶球藻C-169户外诱导培养积累脂肪酸和色素的研究

本研究分别采用Basal、BBM以及无氮磷添加的培养基,在户外开放跑道池中培养胶球藻C-169,系统比较了比生长速率、生物量浓度、脂肪酸和色素含量的差异。研究表明,胶球藻C-169在户外开放跑道池中,水温13~20℃下,生长良好。在第二阶段氮磷限制Basal、BBM培养基中的8 d,细胞处于生长的对数期,Basal培养基中平均比生长速率是BBM培养基的1.92倍,生物量干重浓度最高为0.22 g/L。第一阶段细胞在BBM、Basal两种培养基中亚麻酸含量可分别高达总脂肪酸含量的36.6%、53.9%;第二阶段在氮磷限制的BBM培养基中,亚麻酸占总脂肪酸的比例下降了32.4%,油酸的比例增大了38.5%;氮磷限制BBM培养基中细胞内总脂肪酸含量由起始的3.99%增大到18.18%。上述两种藻液以1:1混合培养5 d,平均比生长速率下降到0.0094 d-1,总脂肪酸含量增大到20.2%。藻细胞中色素含量随着脂肪酸含量的增加而降低,呈明显的负相关。     

微生物多糖韦兰胶生产工艺优化

探讨韦兰胶的生产条件,主要包括生产菌株、发酵培养基及发酵工艺条件三方面。通过绘制菌体生长曲线,了解此菌种的生长情况,初步确定二级种子的培养时间。通过单因素试验及正交试验,得出韦兰胶的最佳发酵培养基配方为：蔗糖40g/L、酵母膏3g/L、K2HPO4·7H2O 5g/L、MgSO4·7H2O 2g/L、FeSO4·7H2O1mg/L、CaCl2 0.5g/L;此条件下,韦兰胶产率由7.31g/L 上升到17.23g/L。最佳发酵工艺条件为：接种龄18h、接种量0.5%、装液量40mL(250mL 摇瓶)、初始pH7.0、摇床转速220r/min、培养温度30℃、培养时间72h,在此条件下,韦兰胶产率达20.64g/L。     

基于高通量培养的胶球藻C-169生物量和油脂积累能力的快速评价

本研究利用CO_2培养箱内48孔板振荡光照培养专利设计的微藻高通量培养体系,结合细胞组学技术,系统评价了氮源和盐度梯度下胶球藻C-169细胞的生长速率、生物量浓度和油脂积累能力。结果表明,该培养体系的均一性和稳定性良好,可实现微藻的高通量及多处理培养。富氮培养基可显著提高胶球藻C-169的细胞生长速率和生物量浓度,缺氮培养基显著驱动了细胞积累中性脂。在含1/4氮的培养基中藻细胞的生物量浓度是4倍氮培养基中的25%,而中性脂含量(平均荧光强度表示)则高达后者的16倍以上。在0~15‰盐度范围内胶球藻C-169的生长状况良好且无显著差异(p0.05),15‰以上盐度藻细胞生长受到明显抑制。10‰盐度下中性脂含量(以平均荧光强度表示)显著高于所有其他组(p0.05),说明该盐度有利于驱动细胞积累中性脂。     

基于细胞组学技术提高胶球藻C-169中性脂染色的有效性

本研究基于流式细胞仪、荧光酶标仪、激光共聚焦扫描显微镜等细胞组学分析技术,系统研究了藻液细胞浓度、Nile Red浓度、助溶剂种类和浓度,以及染色温度、染色时间、振荡时间等对检测藻细胞中性脂相对含量(以平均荧光强度表示)的影响,提高了胶球藻C-169中性脂染色的有效性。结果表明,Nile Red荧光染色的最佳藻细胞浓度为106 m L,染料浓度在0.05~0.2μg/m L之间较适宜且不会产生过量的荧光干扰;添加15%~30%(V/V)丙三醇能显著增强染料进入细胞的通透性;25~40℃范围内胶球藻染色后的荧光强度较强但无显著差异(p0.05);染色时间超过10 min及振荡时间超过30 s均未显著提高胶球藻C-169染色后的平均荧光强度。系统优化后的染色方法可从细胞水平上显著提高中性脂荧光检测的精确性,同时为其他微藻采用这一荧光探针快速测定中性脂含量提供了快速有效方法。     

红酵母生物合成类胡萝卜素的培养条件优化

采用红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)发酵生产类胡萝卜素,对其培养基及培养条件进行了研究。得到2组适合红酵母生长的培养基,其中葡萄糖组各组分最佳添加量:3%葡萄糖,2.0%蛋白胨,1.5%酵母膏,生物量、色素含量和产量分别为11.38g/L、120.63μg/g、1.37mg/L,最佳培养条件为pH值为6.0,温度30℃,转速160r/min,培养时间168h,此条件下的生物量、色素含量和产量分别为14.38g/L、176.6μg/g、2.54mg/L,其中产量提高了85.4%。最后优化了蔗糖组各组分的最佳添加量:4%蔗糖,1.5%磷酸氢二铵,1%酵母膏,产量为2.53mg/L。     

培养基组成对布拉氏酵母生长的影响及其优化

对益生菌布拉氏酵母(Saccharomyces boulardii)的培养基组成及培养条件对其生物量的影响进行了研究。通过单因素试验探讨培养基中碳氮源种类,磷酸二氢钾和硫酸镁浓度、pH以及接种量对布拉氏酵母生物量的影响;利用正交试验确定摇瓶培养的最适条件。结果表明布拉氏酵母的发酵培养基组成为:葡萄糖45 g/L,酵母膏12 g/L,磷酸二氢钾0.8 g/L,硫酸镁0.5 g/L。培养条件为:培养基初始pH5.5,接种量9%,培养时间24 h。在此条件下得到的布拉氏酵母菌体干重为6.5 g/L。     

富硒酵母的分离鉴定及富硒条件的优化

富硒酵母生产发酵食品是补充硒元素的有效方法,以实验室保存的酵母菌为材料,通过选择培养基平板稀释法,分离纯化得 到四株富硒酵母,经形态学和分子生物学鉴定,初步鉴定菌株Z4、Z5、Z7、Z9均为库德毕赤酵母（Pichia kudriavzevii）。 通过对比四株菌 的生长曲线及富硒能力,发现Z5菌株生长状况最好,选取接种量、碳源（葡萄糖）和氮源（蛋白胨）添加量作为单一因素,通过单因素 试验和正交试验,探究各影响因素对菌株Z5富硒能力的影响。 结果表明,Z5菌株的最佳富硒发酵条件为接种量10%,葡萄糖2.4%,蛋 白胨1.8%。 在此最佳条件下,菌株Z5生物量为9.63 g/L,总硒含量可达到862 μg/g。     

海水小球藻生产叶黄素的研究

为了扩大叶黄素资源,降低其生产成本,研究了圆形海水小球藻异养培养的最佳生长条件和发酵生产叶黄素的条件,并探讨了高细胞浓度培养小球藻生产叶黄素的可行性。结果表明,异养培养海水小球藻发酵生产叶黄素的最佳条件为:含葡萄糖10g/L、尿素0.5g/L的BG-11培养基,培养温度28℃,培养基起始pH7.0,接种量10%(v/v),培养8d。利用40g/L的葡萄糖进行海水小球藻的高细胞浓度培养,可以使叶黄素的产量达到0.926mg/g。     

不同氮浓度对紫球藻生长及藻胆蛋白和叶绿素a含量变化的影响

通过研究不同NaNO3浓度下紫球藻细胞密度、生长速率及生长末期细胞内藻胆蛋白和叶绿素a含量的变化,系统探讨不同NaNO3浓度下对紫球藻生长代谢的影响.实验表明,NaNO3添加量为0、0.1g/L时,紫球藻生长稳定期缩短,NaNO3添加量为0.4g/L～1.2g/L时,紫球藻生长速率差别很小且稳定期延长;紫球藻在不同浓度下生长稳定期含叶绿素a、藻胆蛋白的含量与藻体生长状况呈明显的正相关规律,即藻体稳细胞密度越大,累积产物总含量越高.     

一色齿毛菌对直接大红4BS染料的脱色

为避免染料废水处理造成二次污染,采用生物法对直接染料进行脱色处理,通过观察接种一色齿毛菌后染料固体培养基颜色的变化,评价一色齿毛菌对5种直接染料的脱色效果;利用单因素和正交试验对一色齿毛菌脱色直接大红4BS的条件进行优化,得到优化条件:葡萄糖质量浓度为20 g/L,硝酸铵质量浓度为1 g/L,硫酸镁浓度为1.5 mmol/L,每50 mL反应体系接菌量为2片(直径为1 cm)。结果表明:一色齿毛菌对5种直接染料均有脱色能力,其中对直接大红4BS染料的脱色更为彻底;在优化条件下,一色齿毛菌对直接大红4BS脱色13 d时的脱色率达92.00%, 与优化前的脱色率相比提高了50.82%。     

培养条件对蛋白核小球藻生长及油脂合成的影响

以富油蛋白核小球藻为出发藻株,研究自养、异养和混养培养模式对小球藻生物量和油脂含量的影响,以及异养发酵培养基葡萄糖质量浓度、氮源种类及质量浓度对小球藻生长的影响。结果表明,与自养和混养培养模式相比,采用异养发酵方式培养蛋白核小球藻可获得最大的生物量和油脂含量。通过气相色谱法测得异养蛋白核小球藻油主要脂肪酸为棕榈酸(36.07%)、油酸(34.26%)、亚油酸(20.17%)和亚麻酸(6.12%)。经单因素试验优化得到最适蛋白核小球藻生长异养发酵培养基的葡萄糖质量浓度为60 g/L,最适的氮源为酵母粉,质量浓度为4 g/L,在此条件下经192 h发酵,蛋白核小球藻生物量可达12.43 g/L,油脂产量为5.45 g/L。研究结果表明,异养发酵培养获得的蛋白核小球藻油是一种潜在且可再生的新油源。     

干酪乳杆菌LZ183E高密度培养条件优化

为提高干酪乳杆菌LZ183E在发酵培养液中的菌体密度,首先通过在不同温度下培养菌株,测定48 h内菌液的OD600 nm值并作出生长曲线,得到菌株最适培养温度为37 ℃、接种时间为16 h及收获时间30 h。随后通过单因素试验和正交试验优化,探究不同碳源、氮源、生长因子、初始pH值以及接种量对菌株LZ183E活菌数和OD600 nm值的影响。结果表明,菌株LZ183E的最佳培养条件为葡萄糖25 g/L、酵母膏20 g/L、南瓜汁24 g/L、初始pH 6.5以及接种量2%。此优化条件下,干酪乳杆菌LZ183E的活菌数对数值达到了9.20±0.04,满足高密度培养要求,并且比原始MRS培养基活菌数对数值（8.12±0.06）高出一个数量级,为干酪乳杆菌LZ183E的冻干保护提供了足够的活菌数。     

苯丙氨酸解氨酶重组大肠杆菌的培养

为了提高苯丙氨酸解氨酶的产量和活力,对高效表达圆红冬孢酵母苯丙氨酸解氨酶基因的重组大肠杆菌JM109进行培养,优化了发酵培养基成分、培养条件以及发酵工艺,结果表明,最佳葡萄糖浓度为20 g/L,碳氮比为7.86,添加5 g/L酵母粉和蛋白胨有利于菌体产酶,最佳发酵液初始pH为7.5,接种量为10 %.通过以上优化,重组大肠杆菌培养18 h时酶活可达到70 U/g(DCW),酶活比原工艺提高了1.6倍.     

布拉酵母高密度发酵培养基及发酵工艺优化

为实现布拉酵母高密度培养,对其高密度发酵培养基和发酵工艺进行优化。采用Plackett-Burman试验筛选培养基中的显著因素,并进行中心组合设计。通过人工神经网络（artificial neural network,ANN）和响应面试验建立菌体布拉酵母产量与培养基之间的关系模型,利用遗传算法（genetic algorithm,GA）进行全局寻优。结果表明,ANN模型有较好的数据拟合能力和预测能力,更适合处理复杂的非线性问题。GA优化获得最佳培养基组合：葡萄糖40.52 g/L、蛋白胨36.8 g/L、玉米浆17.32 g/L、硝酸钾14 g/L、酵母营养盐1.5 g/L、磷酸二氢钾0.6 g/L、硫酸镁0.8 g/L。利用该培养基进行摇瓶培养,菌体布拉酵母产量可达到8.21 g/L,比优化前提高1.39 倍。在此基础上利用1 L发酵罐培养确定最佳发酵工艺：温度30 ℃、接种量10%、pH 5.0、溶氧40%。利用50 L发酵罐进行扩大培养,流加葡萄糖和蛋白胨控制发酵液中葡萄糖3 g/L、氨氮0.06 g/L,菌体布拉酵母产量达到51.21 g/L。     

富硒酵母发酵工艺的优化

以富硒酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）SY2为发酵菌种,利用5 L发酵罐培养富硒酵母。以富硒酵母生长及硒转化率为评价指标,优化其发酵工艺条件,比较溶氧反馈补料与拟指数补料两种方式对富硒酵母生长、硒转化率等的影响。结果表明,富硒酵母最适发酵条件为：初始pH 5.0,发酵温度30℃,接种量8%,硒添加量30 mg/L,发酵时间24 h。在此优化条件下,富硒酵母生物量为9.8 g/L,硒转化率为77.5%。在拟指数补料方式下,培养周期为34 h,富硒酵母得率为0.252 g/g,硒含量为1 920.5μg/g,硒的转化率为82.7%;在溶氧反馈补料方式下,培养周期为46 h,富硒酵母得率为0.317 g/g,硒含量为1 759.5μg/g,硒转化率为90.1%。结果显示,拟指数补料培养周期短,生产强度、酵母硒含量较高,是适宜补料方式。     

辣椒酱发酵菌肠膜明串珠菌C27高密度培养条件优化

为了实现辣椒酱发酵肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）C27的高密度培养，以MRS肉汤培养基为基础，L. mesenteroides C27的菌体密度为评价指标，采用单因素试验和响应面法对培养基中的碳源、氮源、生长因子进行优化，同时采用响应面法对培养条件进行优化。结果表明，最佳培养基配方为蔗糖21 g/L，酵母浸粉22 g/L，土豆汁14 g/L；最佳培养条件为发酵温度38.4 ℃、初始pH值6.2，接种量2.4%。在此优化条件下培养24 h，L. mesenteroides C27的菌体密度（OD600 nm值）达1.034，活菌数为1.30×109 CFU/mL。     

以豆渣为基料灵芝菌丝体液体发酵饮料的研制

研究以豆渣为基料灵芝菌丝体液态培养及酒精发酵的条件,并将其应用在果汁复合饮料的研究中,以生产新型功能性保健发酵饮料。通过对PDA液态培养基和豆渣液态培养基的对比试验,确定出豆渣培养基更适合灵芝菌丝体的生长,优化的培养基配方为豆渣90g/L、葡萄糖20g/L、MgSO4 1.5g/L、KH2PO4 1.0g/L。在灵芝菌丝体酒精发酵试验中,通过正交试验确定最佳酒精发酵条件：酵母接种量0.2%、发酵温度30℃、发酵时间5d。在灵芝发酵饮料的调配试验中,通过正交试验确定饮料的配方,通过感官评定得到色泽、风味和组织形态最佳的产品。     

鞘氨醇单胞菌产3-苯氧基苯甲酸降解酶发酵条件的优化

以鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp.）SC-1产3-苯氧基苯甲酸降解酶的酶活性为响应值,对其产酶条件进行优化。采用Plackett-Burman法对培养基组分和培养条件筛选显著性影响因素,并通过Box-Bohnken设计试验优化产酶条件,得到其最优培养基配方为：蛋白胨0.5 g/L、酵母膏0.5 g/L、葡萄糖0.8 g/L、硫酸镁0.01 g/L、3-苯氧基苯甲酸（3-phenoxybenzoic acid,3-PBA）质量浓度0.1 mg/mL;最优培养条件为：初始pH 8.33、种龄40.0 h、接种量4 mL/100 mL（种子液细胞浓度为108 CFU/mL）、转速180 r/min、温度30 ℃、装液量30 mL（250 mL锥形瓶）、培养时间37.75 h。在此条件下,发酵液酶活力可达1.870 5 mU/ g,比优化前（0.226 9 mU/g）提高8.24 倍。