代谢副产物对L-苏氨酸发酵的影响及应对措施

研究了L-苏氨酸的发酵过程,通过高效液相色谱和氨基酸分析仪测定了L-苏氨酸发酵液中的主要副产物为乙酸、乳酸、缬氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等。利用外源添加实验研究了各种代谢副产物对L-苏氨酸发酵的影响。结果表明乙酸浓度高于2 g/L、乳酸浓度高于10 g/L时对L-苏氨酸生产菌的生长和产酸有抑制作用,采用提高溶解氧和葡萄糖限制性脉冲流加措施将乙酸、乳酸的浓度控制在0.5 g/L以下,L-苏氨酸产量明显提高。     

甘氨酸、脯氨酸促进高渗环境下Yarrowia lipolytica发酵甘油产赤藓糖醇

解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)可很好地发酵甘油生产赤藓糖醇。NaCl作为渗透压调节剂提升发酵体系渗透压有利于提高赤藓糖醇产量,但高渗会抑制酵母生长,延长发酵周期,降低生产强度。该研究以甘氨酸、脯氨酸为渗透压保护剂,在高渗环境下,研究其如何提升酵母细胞耐高渗能力。结果发现,Y.lipolytica可吸收胞外甘氨酸和脯氨酸并在胞内积累以抵御高渗胁迫,并显著提升高渗环境下的菌体量,促进赤藓糖醇的高效合成。在7 L发酵罐水平,初始渗透压为4.17±0.17 osmol/kg时,发酵初始添加30 mg/L甘氨酸和40 mg/L脯氨酸,发酵时间由108 h减少到90 h,赤藓糖醇最终产量达到了93.6±4.2 g/L,生产强度为1.04±0.05 g/(L·h),产物得率为0.49±0.03 g/g,分别比未添加保护剂时增加了4.12%,25.3%和4.26%。     

不同中和剂对米根霉发酵产L- 乳酸的影响

在米根霉发酵产L- 乳酸过程中,采用CaCO3 作为中和剂会造成下游分离过程中膜堵塞和环保压力,因此以NH3·H2O 和NaOH 替代CaCO3 作中和剂,对米根霉发酵产L- 乳酸的工艺条件和发酵动力学进行研究。结果表明：添加CaCO3 后L- 乳酸产量平均提高7.3 倍;NaOH、NH3·H2O 作为中和剂的最佳浓度及质量分数分别为10mol/L、25%,以该条件进行发酵72h 得菌丝体小球直径分别为0.2～1.2mm 和1.2～2.2mm,残糖含量分别为2.58g/L 和1.37g/L,L- 乳酸产量分别为74.34g/L 和80.61g/L。     

一株仅产L-乳酸的乳酸乳球菌发酵培养基的优化

为了研究一株分离自新疆牧民家庭自制酸马奶中的乳酸乳球菌KLDS 4.0325产L-乳酸的能力,以L-/D-乳酸试剂盒验证该菌种在发酵过程中所产L-乳酸的光学纯度为100%。利用Plackett-Burman设计法对影响该菌株发酵的培养基主要组分进行筛选,确定影响L-乳酸产量的主要因素为蔗糖、酵母粉、K2HPO4。在此基础上,采用响应面法优化发酵培养基的组成,结果表明：当蔗糖添加量为102.9 g/L、酵母粉添加量为2.5 g/L、K2HPO4添加量为7.9 g/L时,L-乳酸产量最大,可达86.6 g/L,在最优发酵条件下获得的实测值与模型预测值（86.3 g/L）吻合,说明所建立的模型是切实可行的。     

前体物质和碳源补加策略对缺陷短波单胞菌发酵生产L-脯氨酸的影响

对缺陷短波单胞菌(Brevndimonas diminut)JNPP-NSS产L-脯氨酸的补料分批发酵条件进行了研究。结果表明,发酵初始添加50 g/L前体物质谷氨酸,以最适初始葡萄糖浓度100 g/L,于35 h以3.0 g/(L.h)的流速补加葡萄糖,使总糖浓度达120 g/L的补碳方式,L-脯氨酸的合成浓度有所提高。发酵结束,L-脯氨酸的终浓度提高到54.40 g/L,底物葡萄糖对L-脯氨酸的转化率达到0.45 g/g。     

产L-乳酸之乳杆菌的筛选

本研究通过平板划线法及乳酸发酵实验,从干酪及酸菜样品中分离筛选出二株具有较强产L-乳酸能力的乳杆菌。经糖发酵、生长温度、精氨酸发酵产氨、产硫化氢试验及细胞壁中二氨基庚二酸(DAP)成分分析,确认为干酪乳杆菌干酪亚种和干酪乳杆菌鼠李糖亚种。它们在葡萄糖85g/L,乳糖35g/L,酵母膏5g/L,蛋白胨10g/L,NaCl1.3g/L,K2HPO41.5g/L,MgSO4·7H2O0.33g/L,MnSO40.05g/L的培养基中,于37℃下培养48h,产L-乳酸的量分别达到56.50g/L和50.80g/L。     

凝结芽孢杆菌CICIM B1821发酵生产L-乳酸的研究

凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）CICIM B1821是一株实验室前期筛选获得的产L-乳酸的嗜热菌。该菌株在34～55℃范围内均表现出良好的生长特性和产酸特性,50℃时获得最高的比生长速率和最大的乳酸积累量。CICIMB1821能够在pH为5．0～7．5的范围内保持高的菌体活性。氧气的存在有利于CICIMB1821的快速生长．但会导致副产物的积累,而在不通氧的条件下该菌株也生长良好,同时产酸速率可高达5．63g／L·h。控制残糖浓度不高于10％的发酵条件下,发酵48h,可积累乳酸107．5g／L,副产物总和仅为1．05g／L,葡萄糖对乳酸的得率为97．5％,所产L-乳酸光学纯度高于99％。此外,高浓度葡萄糖发酵实验显示,该菌株可在高渗透压下利用20％葡萄糖发酵生产L-乳酸,发酵100h．可积累乳酸134g／L,副产物总和仅为1．12g／L,葡萄糖对乳酸的得率为92．0％。     

无机盐渗透压对假丝酵母SK25.001发酵生产赤藓糖醇的影响

以假丝酵母SK25.001为生产菌,通过研究其发酵产赤藓糖醇的碳源、氮源、碳氮比以及NaCl、KCl对其发酵产赤藓糖醇的影响,来探索无机盐(NaCl,KCl)渗透压对赤藓糖醇发酵的影响。结果发现,葡萄糖、酵母粉分别是其最佳碳源和氮源,最佳碳氮比为20∶1,转化率达到了14.2%;向发酵培养基中添加不同浓度的KCl或NaCl后发现,菌体生长速度随着KCl或NaCl浓度增大而降低,在KCl浓度为0.4 mol/L或NaCl浓度为0.3 mol/L时赤藓糖醇产量达到最大,达到了18.4 g/L和17.4 g/L;将NaCl和KCl的浓度用渗透压表示发现赤藓糖醇的转化率随着渗透压的增大而升高,高渗透压抑制菌体的生长。     

产气肠杆菌发酵蔗糖产乳酸条件的优化

研究产气肠杆菌发酵蔗糖产乳酸的发酵条件。从云南省思茅山区的土壤中筛选得到一株可利用糖质原料发酵产乳酸的产气肠杆菌YS8。通过单因素及正交试验,得到最佳发酵培养基组成为:蔗糖60g/L,酵母膏1.5g/L,NaCl 2g/L,玉米浆1.5g/L,CaCO3 40g/L;最佳培养条件为:250mL摇瓶装液10%,接种量为4%,30℃、200r/min培养44h。在此条件下,该菌最大产酸量为58.5g/L,产酸速率为1.3g/(L.h),对蔗糖的转化率高达97.6%。产气肠杆菌YS8能够高效利用蔗糖发酵产乳酸,具有较好的工业应用前景。     

耐氨米根霉的分批补料发酵及发酵动力学初探

以氨水为中和剂,替代CaCO3,对耐氨米根霉R.oryzaeJS-N0-2-02进行15L自动发酵罐的分批和分批补料发酵及其发酵动力学的初步研究,结果表明,降低起始糖浓度,产酸期补糖可明显提高菌体L-乳酸比生产速率和耗糖产酸能力,提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。在发酵起始时添加1 g/L CaCO3能进一步提高补糖发酵的L-乳酸比生产速率,增强发酵后期菌体耗糖产酸能力,从而进一步提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。发酵结果:起始糖浓度为120 g/L,25h时补糖使最终发酵总糖浓度达137 g/L,发酵培养60 h,L-乳酸产量可达101.8 g/L,纯度97.3%,菌体耗糖转化率76%,比生产速率0.27 g/g.h,残糖降至3 g/L。     

生物素及膜偶联间歇透析发酵对黄色短杆菌生产L-亮氨酸的影响

生物素作为微生物的生长因子,对生长速率、细胞膜通透性、代谢产物的生成等方面具有重要作用。为提高黄色短杆菌产L-亮氨酸产量,降低副产物生成,在30 L发酵罐水平研究了在培养基中添加20、50、80、120μg/L四种不同质量浓度生物素,对黄色短杆菌产L-亮氨酸的影响。结果表明:培养基中添加50μg/L生物素,黄色短杆菌发酵44 h,L-亮氨酸的产量最高,达到60 g/L,糖酸转化率为22%,副产物L-丙氨酸的质量浓度为8 g/L。在最适生物素浓度下,发酵36 h后,采用膜偶联间歇透析发酵工艺,发酵周期延长至56 h,L-亮氨酸的糖酸转化率为25%,较普通发酵工艺约提高13. 6%,副产物L-丙氨酸的浓度降低约71. 3%,L-亮氨酸的总产量提高了16. 7%。研究结果对提高糖利用率、降低副产物、提高生产效率等方面具有重要意义。     

耐酒精高产L-乳酸菌株的筛选及发酵培养基优化

为提高L-乳酸产量,降低L-乳酸的生产成本,该研究经过筛选、驯化获得一株耐酒精且高产L-乳酸的菌株鼠李糖乳杆菌AK-0779。使用玉米酒糟代替部分酵母粉作为菌株AK-0779发酵培养基的氮源。在单因素实验基础上,对葡萄糖添加量、酵母粉添加量和玉米酒糟添加量进行三因素三水平响应面优化试验。结果表明,最适发酵培养基为：葡萄糖添加量9.80%,玉米酒糟添加量0.98%,酵母粉添加量1.72%,L-乳酸产量为78.91 g/L,糖酸转换率为80.52%。与酵母粉完全充当氮源产L-乳酸82.36 g/L相比,产量无显著差异,说明玉米酒糟能有效代替部分酵母粉作为发酵培养基的氮源,降低L-乳酸生产成本。     

米根霉不同菌丝体形态对重复间歇发酵生产L-乳酸的影响

研究米根霉在3L 发酵罐重复间歇发酵过程中,菌体形态对发酵强度的影响。结果表明：絮状米根霉首批发酵产L- 乳酸为105.8g/L,葡萄糖转化率88.12%,球状米根霉产L- 乳酸105.0g/L,葡萄糖转化率87.50%;在重复间歇发酵过程中,球状米根霉前6 批产L- 乳酸均保持在80.00g/L 以上,第7 批产L- 乳酸78.60g/L,葡萄糖转化率均高于87.33%,产酸效率最高可达到4.26g/(L·h),而絮状米根霉前4 批产L- 乳酸可保持在80.00g/L 以上,第5 批产L- 乳酸78.30g/L,第6 批产L- 乳酸77.40g/L,第7 批产L- 乳酸70.20g/L,产酸效率最高可达4.07g/(L·h)。研究数据显示,球状米根霉更适于重复间歇发酵生产L- 乳酸。     

干酪乳杆菌非连续发酵生产L-乳酸的研究

对干酪乳杆菌非连续性发酵生产L-乳酸的研究结果表明,发酵过程中不添加补料,得到L-乳酸的最大浓度为76.9g/L,L-乳酸的产率为64.1%,最大细胞干重为6.5g/L。而发酵过程进行分批补料的试验结果证明,添加葡萄糖是发酵L-乳酸的有效方法,L-乳酸的最终浓度为90.7g/L,产率为75.5%,细胞干重为8.6g/L。L-乳酸产量提高了17.9%,细胞干重提高32.3%,L-乳酸纯度为95.7%。     

地衣芽孢杆菌发酵淀粉产乳酸条件的优化

主要研究地衣芽孢杆菌转化淀粉生产乳酸的发酵条件。从北京郊区土壤中筛选到一株可发酵淀粉等糖质原料生产乳酸的地衣芽孢杆菌WX51,通过单因素及正交试验,确定了其最佳培养基组成为可溶性淀粉40 g/L,硫酸铵0.5 g/L,KH2PO4 1.36 g/L,MgSO4.7H2O 0.2g/L,FeSO4.7H2O 0.01g/L,NaCl 2g/L,玉米浆0.5g/L,CaCO3 20g/L;最佳培养条件为:250mL摇瓶装液10%,50℃、200 r/min培养40h、接种量2%。经优化后,该菌乳酸产量由28.4g/L提高为36.5g/L,淀粉的转化率由71.0%提高为91.2%,产酸速率由0.6g/(L.h)提高为0.9g/(L.h)。     

细菌L-乳酸发酵培养基的优化

利用热葡糖苷酶芽胞杆菌（Geobacillus thermoglucosidasius）TL-4厌氧发酵生产L-乳酸,为降低L-乳酸生产成本,以农产品及副产物为主要原料,通过单因子试验确定TTL-4产L-乳酸的碳源及氮源,并运用正交试验对摇瓶发酵不同氮源的组合进行了研究,确定了发酵培养基中影响产酸的主要因子及配比。优化发酵培养基为葡萄糖160g／L,小肽发酵液10g／L,玉米浆5g／L,摇瓶发酵L-乳酸产量可达152．5g／L。     

产高光学纯度L-乳酸菌株HY-38发酵培养基优化

以产L-乳酸光学纯度为99.3%的粪肠球菌（Enterococcus faecium）HY-38作为出发菌株,通过Plackett-Burman试验设计确定影响L-乳酸的产量的主要因素,筛选出3个有显著影响效应的因素,分别为葡萄糖、酵母膏及乙酸钠,最陡爬坡试验逼近影响因素最佳值区域,采用Box-Behnken设计及响应面分析对L-乳酸发酵培养基成分进行优化。结果表明,L-乳酸发酵培养基成分确定为葡萄糖148 g/L、酵母膏12.4 g/L、碳酸钙80 g/L、乙酸钠5.0 g/L、磷酸二氢钾1.0 g/L、硫酸镁1.2 g/L、硫酸锰0.04 g/L,在此条件下,L-乳酸的产量达到134.7g/L,比优化前（108.3 g/L）提高了24.3%。     

生物素对L-缬氨酸发酵的影响

为研究生物素添加量对谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamate）发酵生产L-缬氨酸的影响,以谷氨酸棒状杆菌XV0505（Leu－＋Ile－＋2-TAr＋α-ABr＋SGr）为供试菌株,考察不同生物素添加量条件下菌体量、耗糖、产酸以及副产物L-丙氨酸的情况,确定了生物素最适添加量为50 μg/L;利用膜偶联透析发酵方式有效解除了发酵生产过程中产生的反馈抑制现象,降低了副产物的产量,提高了L-缬氨酸的转化率及产量。与原单批次发酵的工艺相比,新工艺的最终L-缬氨酸总量达到106.1 g/L,产量提高了47.4%,糖酸转化率提高到34.5%。     

玉米浆发酵生产L- 乳酸的工艺优化

采用嗜热乳酸链球菌,以玉米浆为主要氮源,通过响应面对其发酵培养基进行优化设计,最终确定出以玉米浆生产L- 乳酸的最佳发酵方案为：葡萄糖84g/L、玉米浆41g/L、硫酸铵1.3g/L、pH6.5,其L- 乳酸产量为11g/L,与添加牛肉膏产酸量(9.02g/L)接近,但可以大大降低成本,有效提高生产效率。     

人工接种副干酪乳杆菌生产L-乳酸酸菜条件的研究

试验以副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)为生产菌种,纯种发酵生产含有L-乳酸的酸菜。并对酸菜发酵条件进行研究,其结果为最佳发酵温度32℃,食盐浓度2%,接菌量5%,初始水温40℃,发酵时间12d,此发酵条件生产的酸菜成品中L-乳酸的含量为31.35mg/L,Vc含量为16.58mg/100g,Vc含量相比原料白菜下降较少,原料白菜Vc含量为19.24mg/100g。