粘质沙雷氏菌产灵菌红素的碳源分析、菌种诱变及动力学

使用流式细胞仪研究了不同碳源对粘质沙雷氏菌ZSG新陈代谢的影响,发现不同碳源导致ZSG的DNA含量、细胞内部颗粒密度、表面粗糙度和细胞大小在发酵过程中呈现有差异的变化。对ZSG进行复合诱变筛得一株稳定突变菌株ZSG7,在250 ml摇瓶和5 L发酵罐中进行发酵,其灵菌红素（PG）产量比出发菌株分别提高了62.5%和269%。对ZSG7进行发酵培养基优化后PG产量比优化前提高了100%。对ZSG7发酵进行溶氧分段控制模式调控后PG产量比DO调控前提高了30.9%。对ZSG7发酵进行恒定pH调控后比pH调控前提高了35.9%。对ZSG7发酵进行补料组分优化后比补料前提高了47.6%。基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程建立了恒定pH7分批发酵和补料分批发酵的菌体生长模型和PG合成模型。拟合模型参数后,模型可以合理地描述恒定pH7分批发酵和补料分批发酵的过程。     

粘质沙雷氏菌产灵菌红素的碳源分析、菌种诱变及动力学

使用流式细胞仪研究了不同碳源对粘质沙雷氏菌ZSG新陈代谢的影响,发现不同碳源导致ZSG的DNA含量、细胞内部颗粒密度、表面粗糙度和细胞大小在发酵过程中呈现有差异的变化。对ZSG进行复合诱变筛得一株稳定突变菌株ZSG7,在250 ml摇瓶和5 L发酵罐中进行发酵,其灵菌红素(PG)产量比出发菌株分别提高了62.5%和269%。对ZSG7进行发酵培养基优化后PG产量比优化前提高了100%。对ZSG7发酵进行溶氧分段控制模式调控后PG产量比DO调控前提高了30.9%。对ZSG7发酵进行恒定pH调控后比pH调控前提高了35.9%。对ZSG7发酵进行补料组分优化后比补料前提高了47.6%。基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程建立了恒定pH7分批发酵和补料分批发酵的菌体生长模型和PG合成模型。拟合模型参数后,模型可以合理地描述恒定pH7分批发酵和补料分批发酵的过程。     

重组人aFGF工程菌发酵条件的优化

目的优化重组人酸性成纤维细胞生长因子(rhaFGF)工程菌的发酵条件。方法采用分批补料方式,在菌体快速生长阶段,通过变速流加碳源和氮源,控制流加比例,调节pH值和溶解氧(DO)含量,实现工程菌的高密度发酵及目的蛋白的高效表达。结果当碳源与氮源流加比例为3:1时,菌体湿重可达145g/L,干重达36g/L,目的蛋白表达量达28.9%;DO控制在20%时,全菌体和裂解液中目的蛋白的表达量均最高,分别可达29.11%和44.28%。结论已初步优化了rhaFGF工程菌的发酵条件。     

聚-ε-赖氨酸发酵培养基的优化

采用正交实验对筛选的一株白色链霉菌Streptomyces albulus 213发酵产聚-ε-赖氨酸(ε-PL)的培养基成分进行了优化.结果表明,该菌株产ε-PL的优化培养基为:葡萄糖3.0%,酵母粉0.5%,(NH4)2SO4 1.2%,KH2PO4 0.20%、K2HPO4 0.12%、MgSO4·7H2O 0.05%、FeSO4·7H2O 0.003%、ZnSO4·7H2O 0.008%.在优化培养基下,ε-PL摇瓶产量达到4.95 g·L-1,比优化前提高了27%.     

Kitasatospora sp.MY 5-36菌株补料重复发酵生产ε-聚赖氨酸

以Kitasatospora sp. MY 5-36菌株为研究对象,首次采用带补料的重复发酵工艺发酵生产e-聚赖氨酸(e-PL),并对工艺参数进行初步研究. 在摇瓶上对重复发酵e-PL的可行性及稳定性进行了验证,并在5 L发酵罐上初步构建了带补料的重复发酵e-PL工艺. 研究结果表明,重复发酵过程中最佳留种量为10%(j). 通过对间歇补料、变速补料2种补料方式的考察,确定当残糖浓度下降至10 g/L时,采用变速补料并控制残糖浓度在10 g/L时能较好地进行带补料的重复发酵生产e-PL. 经5批次发酵后发酵体系仍具有较高的e-PL生产能力,e-PL批次平均终浓度为20 g/L,生产强度达到0.159 g/(L×h).     

白色链霉菌分批发酵ε-聚赖氨酸的动力学分析

发酵过程动力学分析是实现发酵过程优化与控制的关键因素之一.通过运用Sigmoid模型,对白色链霉菌生产ε-聚赖氨酸的分批发酵过程进行分析,拟合得出底物消耗、菌体生长和产物形成的动力学方程,模拟得到的动力学曲线与试验值相符,可为ε-聚赖氨酸生产的分批发酵法和补料分批发酵法提供理论依据.     

肺炎克雷伯氏菌生物合成1,3-丙二醇的副产物调控研究

以肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)ATCC 25955为原始菌株,利用代谢工程手段对K.pneumoniae生物合成1,3-丙二醇(1,3-PD)的副产物进行调控.通过敲除副产物合成途径关键酶编码基因,在分批补料发酵条件下,1,3-PD的产量达到83.8 g·L-1,生产强度提至2.79 g·L-1·h-1;进一步结合乙酸吸收途径强化,有效解除了乙酸溢流现象,在分批补料发酵条件下,1,3-PD的产量达到94.9g·L-1,生产强度提至3.16 g·L-1·h-1.研究表明,通过敲除副产物合成途径关键酶编码基因结合乙酸吸收途径强化能够促进1,3-PD的合成,减少副产物的产生,提高K.pneu-moniae 代谢甘油合成1,3-PD的产量和生产强度.     

强化解脂亚洛酵母菌体积累产α-酮戊二酸的pH调控策略

为了促进解脂亚洛酵母(Yαrrowiα lipolyticα WSH-Z06)利用甘油高效生产α-酮戊二酸,比较了pH值对菌体生长和产α-酮戊二酸的影响,通过动力学分析确定了一种通过调控pH值控制菌体浓度促进产α-酮戊二酸的策略,比较了菌体浓度对产α-酮戊二酸的影响.结果表明,发酵初期控制pH为6.0,菌体浓度达10 g/L后pH自然降至3.0保持到发酵结束,α-酮戊二酸产量达54.0 g/L,产量和生产强度分别比以Cα CO3为pH缓冲剂时提高了19.3%和17.8%.     

pH值反馈控制赖氨酸补料发酵中的碳氮源补加方法

建立了一种基于发酵液pH信号反馈控制赖氨酸发酵中葡萄糖、氨和硫酸铵补加的方法,通过在不同碳源和氮源浓度下进行分批补料发酵,得到葡萄糖、氨和硫酸铵的质量消耗比为15.7:1:1.64. 按此比例配制三者的混合溶液,在补料开始后代替氨水调节pH,可在发酵过程中补加碳源和氮源. 结果表明,利用该补料方式可将葡萄糖浓度维持在8~16 g/L,铵离子浓度维持在1.52~3.38 g/L,可使赖氨酸最大浓度分别比恒基质浓度补料方式和间歇补料方式提高3.6%和17.2%,产酸率提高9.5%和28.8%,糖酸转化率提高4.9%和18.6%.     

重组大肠杆菌VG1(pTU14)产PHB的补料分批培养

利用已构建的同时含有透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)、λ噬菌体裂解基因 (S-RRz)和PHB合成基因(phbCAB)的产PHB基因工程大肠杆菌VG1(pTU14 ) ,在 5L发酵罐里进行补料分批培养 .研究发现 :碳氮比(C/N) ,DO(溶氧 )及碳源和氮源的浓度是影响菌体生长和PHB积累的重要因素 ;补料时间可以通过DO和 pH值两个参数的变化在线综合识别 ;流加策略应使发酵前期菌体大量生长 ,发酵后期PHB大量积累 .在优化条件下 ,对VG1(pTU14 )进行 6 0h的补料分批培养 ,菌体细胞浓度、PHB浓度和PHB占细胞干质的分数分别高达2 15 .9g·L^-1、 193.7g·L^-1和 89.7% .     

γ-氨基丁酸液体发酵过程的条件优化及补料研究

为了提高γ-氨基丁酸(GABA)的发酵水平,在3.7 L发酵罐中考察了不同操作条件(通气和pH控制)对短乳杆菌CGMCC NO.1306分批发酵生产GABA的影响.结果表明,不同操作条件对GABA的发酵产量有显著影响.好氧发酵有利于菌体的生长,最大菌体干重达到2.78 g·L-1,而厌氧发酵有利于产物GABA的生成,发酵72 h时GABA的产量达到23.94 g·L-1.在兼性厌氧条件下,研究了pH控制对GABA分批发酵的影响,实验发现pH控制在5.0时,GABA产量最高,发酵72 h时GABA的产量达到40.73 g·L-1. 对GABA的补料发酵进行了初步研究,发酵108 h时GABA产量达到76.36 g·L-1,分别比摇瓶发酵、厌氧发酵以及控制pH 5.0发酵提高128.6%、219%和87.5%.     

表达人肝细胞生长因子突变体——NK4工程菌的发酵工艺研究

目的　建立重组NK4融合基因工程菌的发酵工艺。方法　采用锥形瓶、发酵罐发酵 ,对工程菌生长和表达条件如pH、诱导时间及诱导剂浓度等方面进行优化。确定其最佳诱导表达条件 ,在 15L自控发酵罐中进行分批补料培养。结果　在 15L发酵罐进行工程菌发酵 ,菌体收获量湿重可达 2 4 .6g L± 0 .98g L ,目的蛋白的表达量保持在菌体总蛋白的 5 0 %左右 ,发酵时间为 11h。结论　建立了周期短、产率高且稳定可靠的发酵工艺。     

Actinobacillus succinogenes NJ113产丁二酸过程中的底物抑制

研究了分批发酵条件下以葡萄糖作为底物对产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogene NJ113发酵产丁二酸的影响,针对底物抑制现象,采用变速补料控制发酵罐中葡萄糖浓度的补料分批发酵方式.结果表明,发酵过程中将葡萄糖浓度控制在0～10g/L,以Na2CO3作为pH调节剂,经26h厌氧发酵,消耗60g/L葡萄糖,能积累45.27g/L丁二酸,得率达75.45%,生产强度为1.74g/(L·h),比初始葡萄糖浓度为60g/L的分批发酵周期缩短了18.75%,主产物丁二酸的得率和生产强度分别提高了5.44%和31.82%,副产物甲酸产量有所减少,而乙酸产量有所增加.通过代谢网络中相关酶的酶活分析,解析了补料过程中主副产物的分布.     

计算流体力学用于不同桨叶组合的ε-聚赖氨酸发酵

采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法研究了2种不同桨叶组合(2个相同六直叶桨组合与上下档位分别为螺旋桨、六直叶桨组合)对5 L气液生物反应器的传质混合效果和剪切力的影响,并将这2种桨叶组合用于实验室规模ε-聚赖氨酸发酵。发酵实验结果表明,不同桨叶组合对微生物发酵特性产生了显著影响。相比1号罐,2号罐的菌体呼吸强度得到显著提高,最大菌体摄氧速率和CO2释放速率分别高出23%和32%;ε-聚赖氨酸合成强度提高了8%;同一时刻菌体干质量相差最大高出40%。     

大肠杆菌工程菌高密度发酵的初步研究

在5L发酵罐上以恒pH-补料发酵模式为基础,通过改变培养温度、时间以及补料浓度达到提高大肠杆菌产量的目的。实验结果表明,当恒pH值为6.5,补料类型甘油速度为35mL/h。连续补料6h,发酵12h结束,可使湿菌体量达到51.1g/L,初步达到了高密度发酵的要求。     

补料发酵生产D-核糖工艺的研究

通过对补料时间、方式和补料液浓度变化(特别是补加氮源)对D-核糖发酵过程影响,确定了D-核糖发酵的补料工艺。按此工艺条件,发酵的时间为72 h,D-核糖的产量93.83 g/L,剩余葡萄糖浓度为4 g/L,转化率为0.284 3 g/g,生产强度为1.303 g/(L.h)。与不补料相比,D-核糖产量提高了95.9%。     

SAM产生菌酿酒酵母HYS98的发酵方式

分别研究了分批发酵、恒速流加发酵、变速流加发酵和分批补料发酵4种操作方式下酿酒酵母HYS98发酵生产SAM的代谢特征,并考察了不同发酵方式对发酵结果的影响. 结果表明,酿酒酵母HYS98发酵生产SAM的最佳发酵模式为分批补料发酵,SAM的平均产率和菌体生长速率分别达0.123和1.030 g/(L×h),比国内外文献报道的最高水平分别提高了68%和73%,为发酵工艺进一步优化奠定了基础.     

葡萄糖和木糖双底物生物合成2,3-丁二醇的条件优化

针对利用葡萄糖和木糖合成2,3-丁二醇的Klebsiella pneumoniae XJ-Li菌,优化培养基组成与发酵条件,围绕五、六碳糖共代谢的特点,探讨简单可行的代谢调控方法. 结果表明,60 g/L葡萄糖和40 g/L木糖为碳源,5.75 g/L NH4H2PO4为氮源,pH值维持在5.5,培养温度38℃, 2,3-丁二醇浓度可达19.24 g/L. 确定了pH值调控和外源添加维生素C的调控方式,通过调节发酵过程中pH值于5.5左右,使2,3-丁二醇的产量提高了16.4%;添加60 mg/L维生素C调节培养基的氧化还原状态,可使2,3-丁二醇的产量提高44.3%,批式发酵48 h, 2,3-丁二醇终浓度可达33.47 g/L.     

Amberlite IRC-50树脂吸附与解吸ε-聚赖氨酸的过程优化

实验考察了氢型、钠型、氨型大孔弱酸性树脂Amberlite IRC-50吸附与解吸ε-聚赖氨酸(ε-PL)的条件,并研究了3种树脂的动态吸附与洗脱过程.静态实验结果表明,3种树脂吸附ε-PL的最适p H值均为8.0,吸附量分别为238.7,293.3和298.1 mg/g;3种树脂的最佳洗脱剂浓度均为0.1 mol/L,洗脱率均达到96%以上;钠型和氨型树脂吸附所得ε-PL纯度比氢型树脂提高12%,吸附速率常数是氢型树脂的近2倍,更适用于ε-PL的分离与提取.     

人血小板衍生生长因子-BB在酿酒酵母中的表达及纯化工艺的建立

目的建立重组人血小板衍生生长因子-BB(hPDGF-BB)在酿酒酵母中的表达及纯化工艺。方法在5L发酵罐中,探讨接种量、溶氧、诱导温度和诱导pH值对菌体密度及目的蛋白表达量的影响,并通过离子交换层析和凝胶过滤层析对目的蛋白进行纯化。结果重组hPDGF-BB工程菌在5L发酵罐分批补料培养中,经84h发酵,细胞A600值可达65.1,目的蛋白表达量占26%。纯化后的蛋白纯度可达95%,产量为15.4mg/L,收率为21.9%。结论已建立了周期短、产率高的hPDGF-BB发酵及纯化工艺,为其大规模生产奠定了基础。