VC混菌发酵中大菌不同胞外组分对小菌的影响

在维生素C(VC)二步混菌发酵中,巨大芽孢杆菌可显著促进氧化葡萄糖酸杆菌产VC前体2-酮基-L-古龙酸(2-KLG)。采用硫酸铵分级盐析沉淀、柱层析及电泳技术对巨大芽孢杆菌胞外液中的活性物质进行了分离纯化。通过测定氧化葡萄糖酸杆菌生长细胞转化L-山梨糖为2-KLG的生成量、产酸菌关键酶L-山梨糖脱氢酶(SDH)酶活性及产酸菌的活菌数,研究了VC两步发酵中大菌不同胞外组分对小菌的作用。结果表明:大菌胞外36 000和44 300两个组分蛋白质对小菌产酸、SDH酶活具有促进作用。     

发酵法生产L-苹果酸技术的研究

以延胡索酸为原料、温特曲霉AspergilluswentiiF-891为菌种,在500L,发酵罐中进行了液体深层发酵生产L-苹果酸的工艺研究,探讨了通风量、搅拌转速、温度、pH等因素对延胡索酸转化率、L-苹果酸产率的影响。确定了最优工艺条件,其中延胡索酸浓度11%,通风量1:1(培菌阶段)-1:1.25v/v/m(产酸阶段),温度30(培菌阶段)-25℃(产酸阶段),初始pH6.0-6.1,搅拌转速240r/min,发酵周期102h左右。延胡索酸平均转化率84.21%,平均产L-苹果酸11.13/100mL。     

L-山梨糖流加发酵高效生产2-酮基-L-古龙酸

混合菌系氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)和蜡状芽孢杆菌(cerus)能够在长时间内保持较强的代谢活力。在自动控制温度、PH和溶氧的条件下，探索间歇流加L-山梨糖发酵生成2-酮基-L-古龙酸(2-KLG)的新工艺。该工艺即充分利用了混合菌系的优良特性，又可解除糖的高浓度对产酸的抑制作用。通过本实验使L-山梨糖的终浓度达到14％，2-KLG产量为130mg／mL左右，转化率达90％，发酵周期40～60h之间。     

维生素C二步发酵新菌系发酵条件优化

维生素C二步发酵法中糖酸转化过程是由产酸菌（氧化葡萄糖酸杆菌）及伴生菌（枯草芽孢杆菌）混合发酵完成。为更好地促进产酸菌与伴生菌之间的协调,使其达到最佳状态,采用正交设计以及单因素实验相结合的方法对营养条件及发酵培养条件进行优化。获得的优化结果为:L-山梨糖8%,玉米浆1.4%,尿素1.2%,碳酸钙0.5%,硫酸镁0.02%;装液量为10mL/100mL,培养温度为29℃,接种量为15%。优化后的混合菌系2-KGA产量提高2.45%,60h达到发酵终点,比优化前缩短16h,发酵效率提高0.29g/L·h。      

脱脂乳水解度对乳酸菌生长代谢特性的影响

以中性蛋白酶水解脱脂乳为培养基,研究脱脂乳水解度对发酵乳杆菌grx07生长、产酸、乳糖利用及蛋白酶活力的影响。研究结果表明:乳酸菌在对数生长期生长速率最快,当脱脂乳水解度为15%时,乳酸菌蛋白酶活力最高为23 U/mL,生长速率为0.91 g/L·h;分析发现,乳酸菌快速生长会消耗乳糖产生大量的乳酸,提高乳酸菌对发酵液的利用率,并且能提高底物向菌体的转化率,最终乳糖利用率达到77.06%,活菌数为1.07×10~(10)cfu/mL。     

维生素C二步发酵菌发酵条件的优化

目的:改变发酵条件以提高发酵收率.方法:优化pH值、通风量、微量元素等发酵因子,找到最佳使用量.结果:发酵培养基中L-山梨糖起始浓度8%、碳酸钙浓度0.05%、复合VB以及分段调节pH值、通气量等可以有效地提高2-酮基-L-古龙酸的产量.结论:通过优化发酵条件可以优化发酵菌系的生理状态,促进大小菌之间的协调,使其达到最佳发酵状态.     

发酵法生产L-苹果酸技术的研究

以延胡索酸为原料、温特曲霉AspergilluswentiiF-891为菌种,在500L,发酵罐中进行了液体深层发酵生产L-苹果酸的工艺研究,探讨了通风量、搅拌转速、温度、pH等因素对延胡索酸转化率、L-苹果酸产率的影响。确定了最优工艺条件,其中延胡索酸浓度11%,通风量1:1（培菌阶段）-1:1.25v/v/m（产酸阶段）,温度30（培菌阶段）-25℃（产酸阶段）,初始pH6.0-6.1,搅拌转速240r/min,发酵周期102h左右。延胡索酸平均转化率84.21%,平均产L-苹果酸11.13/100mL。      

响应面法优化VC二步混合菌新菌系发酵培养基

为提高VC二步发酵法中糖酸转化过程的产酸量,本实验室从新鲜牛奶中筛选出一株高效促产酸菌生长和产酸的伴生菌——枯草芽孢杆菌A9。在单因素试验基础上,采用响应面法对发酵培养基成分进行优化。结果表明,L-山梨糖、玉米浆、尿素的影响比较显著,最佳培养基条件为L-山梨糖90g/L、尿素12.2g/L、玉米浆14.2g/L、CaCO34.1g/L、MgSO40.2g/L,可获得2-酮基-L-古龙酸产量为69.74g/L,与理论值70.33g/L的相对误差为-0.59g/L。曲面回归方程与实验结果拟合性较好,此模型合理可靠,可用于实际预测。优化后的培养基比原培养基平均提高2-KGA产量17.4%。     

枯草芽孢杆菌C3产抗菌物质发酵条件优化

利用筛选的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)C3研究提高产抗菌物质的发酵条件。通过测定枯草芽孢杆菌C3抗菌物质对黑曲霉孢子萌发的抑制率,设计6因素3水平正交试验得到优化的发酵条件为:种子液的菌龄12h,种子液接种量2%,发酵培养基装液量75mL/250mL,发酵培养基初始pH 7.0,发酵温度37℃,发酵时间48h。在优化发酵条件下,枯草芽孢杆菌C3产抗菌物质的抑菌活性比优化前提高了26.52%。     

生料醋醅中优势醋酸菌的筛选及其产酸特性

从生料醋醅中筛选出优势产酸醋酸菌,经过形态学和16S rDNA生物学鉴定,确定分离纯化出的菌株为巴氏醋杆菌(Acetobacter pasteurianus)。通过菌落计数器计得的菌落数和高效液相色谱法测定的产酸类型和产酸量,绘制生长曲线和产酸曲线。结果显示,巴氏醋杆菌的生物量在16 h达到最大。发酵过程产生的有机酸中,乳酸质量浓度最高,可达2.1 mg/mL,发酵116 h时乙酸含量达到1.8 mg/mL。草酸质量浓度最低,范围为0.4~1.23 mg/100 mL。柠檬酸质量浓度没有明显变化,维持在0.08~0.11 mg/mL之间。琥珀酸在发酵过程中质量浓度从0.04 mg/mL增加到0.31 mg/mL,主要起调和口感的作用。本研究旨在为生料醋质量评价提供数据参考。     

双氧水对地衣芽胞杆菌合成杆菌肽的影响

在研究地衣芽胞杆菌浊液发酵生产杆菌肽过程中发现存在发酵前期溶氧为零、发酵中期菌体自溶以及二次生长现象,而H2O2是一种携氧剂,可释放O2以及不影响产物分离,因此在10L罐上,考察了流加H2O2对地衣芽胞杆菌浊液发酵合成杆菌肽的影响.在发酵24h时以速率为3mmol/(L·h)恒速流加H2O2至34h,菌体生物量在34h达到最大值为73.5× 109cfu/mL比对照最大值高6.5％(对照最高值为69× 109cfu/mL),自溶时间延后了8h,而且细胞自溶后的菌数最小值为42h的62.1×109cfu/mL,比对照自溶后最低值高了77％.24h～34h的挥发性脂肪酸(VFA)最高值为12.8g/L,比对照减少了11％,糖耗速率是0.36g/(L· h),比对照提高了3％.杆菌肽在24h～34h的合成速率为44.9U/(mL·h)比对照高12％(对照为40.1U/(mL·h)),杆菌肽最终效价为1021U/mL,比对照提高9.9％,说明适量流加H2O2不仅改善了细胞的生长环境,还能促进杆菌肽的生物合成效率.     

微液滴适应性进化强化大肠杆菌耐受高浓度L-山梨糖

前期研究构建了1株组成型表达山梨糖脱氢酶(sorbose dehydrogenase,SDH)的大肠杆菌工程菌,该菌株能利用L-山梨糖生产维生素C前体2-酮基-L-古龙酸(2-keto-L-gulonic acid,2-KLG),但对底物L-山梨糖的耐受性较差。为解决这一问题,对该菌株进行适应性进化,并强化了进化菌株发酵生产2-KLG的能力。首先,应用基于微流控技术的全自动高通量微生物液滴培养系统,将出发菌株在不同浓度梯度的L-山梨糖培养基中生长、传代,获得能够耐受高浓度L-山梨糖的进化菌株。在摇瓶上进一步验证,最终获得了1株能耐受高浓度L-山梨糖的进化菌株2-F6。然后在2-F6中共表达了能促进2-酮基-L-古龙酸积累的山梨酮脱氢酶(sorbosone dehydrogenase,SNDH),并在摇瓶水平上对接种量、发酵温度、SNDH诱导时间、IPTG诱导浓度以及L-山梨糖添加量进化了优化,在最优条件下,2-KLG的产量达6. 05 g/L。最终,将摇瓶发酵条件放大至5 L发酵罐后,2-KLG的产量为5. 70 g/L。研究结果为一菌一步发酵法生产维生素C前体2-KLG提供了参考。     

谷氨酸对地衣芽孢杆菌产杆菌肽的影响

研究了发酵过程中添加谷氨酸对菌体代谢和杆菌肽合成的影响。摇瓶发酵过程中添加0.03g/L谷氨酸,杆菌肽产量增加13.4%,而10L发酵罐发酵16h添加0.03g/L谷氨酸,杆菌肽效价在36h达到峰值。发酵16~26h以3mg/(L·h)流加谷氨酸,杆菌肽16~34h的合成速率是34.0U/(mL·h),比对照组提高55.3%;同时,生物量16~30h增长速率是20.2μg/(mL·h),比对照组提高了17.4%,但是菌体自溶时间比对照提前了6h。NO2-浓度在18~32h高于对照组11.4%~154.9%,挥发性脂肪酸(VFA)浓度在22~32h低于对照组10.3%~94.8%。说明流加谷氨酸起到了调控因子的作用,通过生成NO2-增加了NADH的消耗,降低了VFA的生成,刺激了菌体在发酵中前期的生长;谷氨酸同时也参与到了杆菌肽的合成,加快了杆菌肽的积累。     

气升式反应器中高山被孢霉发酵生产花生四烯酸过程的动态温度控制研究

在利用高山被孢霉发酵生产花生四烯酸(Arachidonic Acid,ARA)过程中,考察了不同规模和培养环境下,单一以及动态温度控制对菌体生长和ARA合成的影响。结果表明:相对于机械搅拌罐,利用气升式反应器发酵生产ARA具有明显优势。同时,较高温度(25℃)有利于高山被孢霉菌体生长,而较低温度(16℃)有利于ARA合成。在此基础上进行动态控温发酵,即起始发酵温度25℃,72h后以每12h下降1.5℃至16℃,然后保持16℃至发酵结束。采用此控制策略,ARA产量达到4.7g/L,与单一温度(25℃)控制相比提高了38.2%。      

分阶段温度控制策略提高重组葡萄酒酵母合成β-胡萝卜素的研究

利用农副产品为发酵底物,生产高附加值的牛物产品具有良好的应用前景。本研究以模拟葡萄汁为培养基,在7L发酵罐水平L研究了不同发酵温度（25℃、27℃、30℃、33℃）重组葡萄酒酵母T73-63生长和合成外源B．胡萝b素的情况。结果发现,重组葡萄酒酵母最适牛长温度与β-胡萝b素最适合成温度是不一致的：较高的发酵温度（30℃）有利于细胞的生长,能够获得较高的牛物量;但较低的温度（25qc）却能够获得较高的比产物合成速率。根据细胞生长和产物合成动力学曲线,提出了两阶段温度控制策略：发酵前20h温度控制为30℃,20h后降低至25℃至发酵结束;在此调控策略下,最高β-胡萝b素产量和β-胡萝b素合成速率分别达到56．42mg／L和1．28rag／（L．h）,与单一温度发酵模式的最高水平（30℃）相比分别提高了25．7％和14．3％。     

培养基与分割发酵优化促进Nisin生物合成

为了提高乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）细胞生长和乳酸链球菌素（Nisin）的合成效率,以正交优化法研究培养基分批发酵和分割发酵方式对Nisin生物合成效率的影响。结果表明,优化发酵培养基配方为：5%蛋白胨,3%蔗糖,2%玉米浆,1%酵母浸粉。在此优化条件下,摇瓶培养（11 h）峰值生物量为4.9×109 CFU/mL,较对照提高43%;10 L发酵罐分批发酵峰值生物量、Nisin效价及Nisin合成速率■q分别为7.75×109 CFU/mL、2 573 IU/mL、151.4 IU/（mL·h）,较优化前分别提升38.0%、56.6%、38.2%。分批发酵培养18 h Nisin达到峰值后[■q为147 IU/（mL·h）],以不同比例分割发酵并继续培养7 h,第二次分割（25%）为Nisin合成最适发酵方式,其Nisin平均合成速率达到294 IU/（mL·h）,较分批发酵提高了100%。     

金属离子促进Gluconobacter oxydans高效合成2-酮基-L-古龙酸

根据Gluconobacter oxydans合成2-酮基-L-古龙酸(2-KLG)代谢途径采用单因素实验研究了6种金属离子对细胞生长和2-KLG的影响,在此基础上,对促进细胞生长或产酸的Mg2+、Mn2+、Fe3+建立多元二次方程模型,得到上述3种金属元素的最佳浓度为Fe3+0.21 mmol/L,Mn2+9.98 mmol/L和Mg2+4.23 mmol/L。在这一最优组合下,2-KLG产量达到65.1 g/L,与优化前比较,提高了144.4%。     

谷氨酸全营养流加发酵新工艺

全营养流加主要是选择适当的全营养培养,在合适的时间进行营养的补加,通过补加的营养来弥补菌体因生长代谢而消耗的营养物质,同时也可以降低发酵培养基的浓度,避免富营养对于菌体活力的抑制。因此,采用全营养流加策略能够解决L-谷氨酸发酵后期菌体活力不足和产酸能力下降等问题。实验结果表明,最佳流加条件为从发酵2 h开始流加,持续24 h流加体积分数为60%的流加培养基。在此条件进行L-谷氨酸发酵,生物量(OD 600)达到了66,提升了29.4%,菌体转型时间提前了2 h,L-谷氨酸产量为168 g/L,提高了22.6%,乳酸含量为3.1 g/L,降低了13.8%,丙氨酸含量为2.06 g/L,降低了17.6%,糖酸转化率为63%,提高了1.5%。全营养流加发酵对于加快菌体转型,提高菌体活力、谷氨酸产量及糖酸转化率均有积极作用。     

两阶段调控葡萄糖质量浓度强化赤藓糖醇发酵的研究

该研究在5 L发酵罐水平上研究了不同初始葡萄糖质量浓度对解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）JZ-204生长和发酵产赤藓糖醇的影响。结果表明,100 g/L初始葡萄糖质量浓度有利于菌体生长,高初始葡萄糖质量浓度（300 g/L和400 g/L）有利于赤藓糖醇合成。基于此,提出两阶段葡萄糖质量浓度调控策略,即0 h时以初始葡萄糖质量浓度为100 g/L,22 h后通过补加葡萄糖使总糖量达300 g/L进行发酵。结果表明,与分批发酵相比（100 g/L、200 g/L、300 g/L、400 g/L）,采用该调控策略,赤藓糖醇产量达到最高水平92.66 g/L,分别比分批发酵提高了1 347.81%、84.54%、14.66%、7.57%;生产强度达到最高的0.48 g/（L·h）,分别比分批发酵提高了300%、37.14%、29.73%、20.00%。该调控策略为赤藓糖醇的高效发酵合成提供参考。     

Effects of pH and dissolved oxygen on the synthesis of γ‐glutamyltranspeptidase from Bacillus subtilis SK 11.004

BACKGROUND: γ‐Glutamyltranspeptidase (GGT; EC 2.3.2.2) is a widely distributed enzyme that is of interest in the food industry. In this study the effects of pH and dissolved oxygen (DO) on GGT synthesis from Bacillus subtilis SK 11.004 were investigated. RESULTS: GGT production increased to 0.5 U mL^?1 when the pH value was controlled at 6.5. The control of a single DO level revealed that the highest specific growth rate (3.42 h^?1) and GGT production rate (0.40 U g^?1 mL^?1) were obtained at DO levels of 40 and 10% respectively. To satisfy the different oxygen demands at different stages of cell growth and GGT synthesis, a stage DO level control strategy was designed as follows: 40% from 0 to 4 h, 30% from 4 to 6 h and 10% from 6 to 18 h. Furthermore, the maximum biomass (2.27 g L^?1) and GGT production (3.05 U mL^?1) could be obtained using a fermentation strategy combining a constant pH value with stage DO level control. CONCLUSION: The proposed fermentation strategy resulted in a 13.7‐fold increase in GGT production. This finding should be of great importance for the industrial production of GGT. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry