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。     

有机氮源对谷氨酸棒杆菌发酵L-缬氨酸的影响

以L-缬氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌XV0505为供试菌株,研究有机氮源对L-缬氨酸发酵的影响,确定了玉米浆代替豆饼水解液作为有机氮源的发酵工艺,降低了发酵成本;考察不同玉米浆浓度对谷氨酸棒杆菌XV0505发酵生产L-缬氨酸过程中生物量、耗糖速率、L-缬氨酸产量、副产物积累及氨消耗等方面影响,确定了玉米浆的适宜添加浓度;考察了玉米浆与生物素不同配比对L-缬氨酸分批发酵过程的影响,确定了最适生物素添加浓度。与原工艺相比,新工艺的菌体生物量及产酸提高了13.2%和18.5%。     

全局调控因子Lrp的表达强化谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-缬氨酸

作者研究发现全局调控因子Lrp的表达能促进谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-缬氨酸,但对菌体生长有一定影响。RT-PCR分析发现:Lrp的表达能提高L-缬氨酸合成相关基因ilv A、ilv BN、ilv C、ilv D及转运相关基因brn FE的转录水平,这也许是L-缬氨酸产量提高的原因。实验还发现:表达含有点突变(Arg39Trp)的Lrp可以进一步提高谷氨酸棒状杆菌L-缬氨酸的产量,而且对菌体生长的影响也减小;这种效果在lrp-brn F间隔区域存在突变的L-缬氨酸生产菌VWB-1中更加明显。在VWB-1中共表达lrp1和brn FE基因,5 L罐发酵L-缬氨酸产量达到42.1 g/L,比对照提高了48.9%。     

当量生物素控制对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响

以谷氨酸棒杆菌YILM 1504为出发菌,研究了生物素对L-异亮氨酸产量的影响。基于多梯度生物素对比实验及中后期生物素外源添加实验,确定了发酵液中最佳生物素浓度及补料工艺。结果显示:在低浓度生物素发酵液中,最适生物素浓度为45μg/L,此时产酸达到42.5g/L,糖酸转化率达到最高,为13.4%;在大于60μg/L高浓度生物素发酵液中,产酸最高为22g/L,表明高浓度生物素不利于产酸发酵。在5L发酵罐中,初始生物素浓度为30μg/L,18,32,42h分别添加10g/L玉米浆(15μg/L生物素),54h产酸量达到了44.5g/L,比初始生物素浓度为30μg/L,后期不补料产酸量提高了49.8%。     

高产L-精氨酸谷氨酸棒状杆菌的构建

以产L-精氨酸诱变菌株谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）AJC为出发菌株,采用基因组编辑技术对其进行改造。 首先,敲除阻遏蛋白ArgR和FarR,解除反馈阻遏作用;然后,敲除乳酸脱氢酶编码基因ldh和整合鸟氨酸乙酰转移酶编码基因argJ,阻 断乳酸合成途径和增加前体物;最后,敲除谷氨酸分泌蛋白编码基因NCgl1221和整合乙酰谷氨酸激酶基因argB,减弱L-谷氨酸的胞 外分泌,筛选一株L-精氨酸高产菌株。 结果表明,获得一株高产L-精氨酸菌株AJC-4（C. glutamicum AJCΔargRΔfarRΔldh::PtufargJ ΔNCgl1221::PsodargB）,该菌株在5 L发酵罐中发酵64 h后,L-精氨酸产量和糖酸转化率分别为78.0 g/L和0.38 g/g,较出发菌株AJC分 别提高21.9%、18.8%;副产物乳酸和L-谷氨酸积累量分别为0.11g/L、0.16 g/L,较出发菌株AJC分别降低96.8%、96.1%。     

谷氨酸棒状杆菌合成L-高丝氨酸的代谢改造与发酵条件探究

目的:本研究以谷氨酸棒状杆菌ATCC 13032为底盘细胞,构建1株L-高丝氨酸合成菌株并分析溶氧环境对其产物合成的影响。方法:首先通过外源添加0～40 g/L的L-高丝氨酸分析谷氨酸棒状杆菌的产物耐受性;随后,通过基因thrB敲除阻断L-高丝氨酸的降解途径,获得谷氨酸棒状杆菌重组菌H1;在此基础上利用挡板摇瓶进行细胞培养以增强发酵过程中氧气供给能力。结果:与大肠杆菌相比,谷氨酸棒状杆菌对L-高丝氨酸具有更强耐受性。研究中通过敲除基因thrB构建了L-苏氨酸缺陷型谷氨酸棒状杆菌重组菌H1,发现基础培养基中加入0.5 g/L的L-苏氨酸后,该重组菌生长恢复正常水平。挡板摇瓶条件下重组菌H1的L-高丝氨酸产量增加至836.7 mg/L,较普通摇瓶产量44.6 mg/L提高了17.76倍。结论:通过阻断L-苏氨酸的合成,成功构建L-高丝氨酸合成菌株谷氨酸棒状杆菌H1,并且发现利用挡板摇瓶增强发酵过程中供氧能力是促进谷氨酸棒状杆菌高效合成L-高丝氨酸的有效手段,为后续提高L-高丝氨酸发酵产量提供了参考。     

葡萄糖亚适量流加对谷氨酸棒杆菌产L-异亮氨酸的影响

通过动态调节葡萄糖对谷氨酸棒杆菌的供应速率,解决菌种在发酵产L-异亮氨酸不同时期对葡萄糖消耗能力差异的问题。实验结果表明,以谷氨酸棒杆菌YILM1504为供试菌株,在发酵初始葡萄糖添加量80 g/L、90%最大补糖速率的亚适量补糖工艺下,得到动态补糖速率为0（0～8 h）、5.40～7.47（8～14 h）、7.47～7.00（16～24 h）、7.00～5.20 g/（L·h）（24～40 h）,L-异亮氨酸达到44.32 g/L,糖酸转化率为19.63%。经代谢流对比分析发现,葡萄糖经戊糖磷酸途径和糖酵解途径代谢流之比为0.56,进入Ile的代谢流增强了18.92%,进入缬氨酸、亮氨酸、丙氨酸的代谢流减弱了67.12%、72.21%、30.23%,该方法针对谷氨酸棒杆菌在细胞生长阶段与产酸阶段不同的耗糖能力,提供了精细的补糖速率策略,产酸高峰期明显延长,副产物积累比例得到降低,原料利用率大幅提升。     

3-磷酸甘油醛脱氢酶促进谷氨酸棒杆菌发酵生产L-精氨酸和L-鸟氨酸

在谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum) SNK118中表达NADP~+依赖型的3-磷酸甘油醛脱氢酶编码基因,提高胞内NADPH水平,以提高L-精氨酸(L-Arginine)和L-鸟氨酸(L-Ornithine)发酵产量。通过NCBI数据库检索,选取了3个不同来源的3-磷酸甘油醛脱氢酶编码基因。经测定酶活力,最终选择糖丁基梭菌(Clostridium saccharobutylicum) DSM 13864来源的NADP~+依赖型的3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(Csgap C)。构建了产L-精氨酸的重组菌SNK118/p XMJ19-Csgap C,当摇瓶发酵70 h时产L-精氨酸11. 55 g/L,糖酸转化率0. 13 g/g,与对照菌SNK118/p XMJ19相比,精氨酸产量和糖酸转化率分别提高了26%和10. 2%。在L-鸟氨酸生产菌株SNK118Δarg FΔargR中重组表达Csgap C,重组菌SNK118Δarg FΔargR/p XMJ19-Csgap C摇瓶发酵70 h产L-鸟氨酸27. 76 g/L,糖酸转化率0. 274 g/g,与对照菌SNK118Δarg FΔargR/p XMJ19相比,L-鸟氨酸产量和糖酸转化率分别提高了20. 1%和15. 6%。结果表明,异源表达Csgap C有助于提高谷氨酸棒杆菌发酵生产L-精氨酸和L-鸟氨酸的水平。     

基于途径分析的L-谷氨酸发酵条件优化

应用途径分析方法分析了黄色短杆菌GDK-9由葡萄糖发酵生产L-谷氨酸的途径,确定了L-谷氨酸合成的理想途径和最大理论产率。通过比较途径分析所获得的反应模型,确定了α-酮戊二酸和柠檬酸是L-谷氨酸合成途径的关键节点。在此基础上改变外界环境因子,强化L-谷氨酸生物合成途径中关键节点柠檬酸的代谢流,减少副产物乳酸的生成,以提高L-谷氨酸产率。实验中采用脉冲流加补料方式,控制溶氧在10%左右,生物素亚适量法生产L-谷氨酸产量达到136g/L。     

氯化胆碱对L-缬氨酸发酵的影响

为探究氯化胆碱在微生物菌体培养方面的作用,采用微生物发酵法生产L-缬氨酸,以谷氨酸棒状杆菌XV0505(Leu~-+Ile~-+2-TA~r+α-AB~r+SG~r)为供试菌株,探究了其在不同氯化胆碱添加量以及在底物添加与联合随糖流加2种添加方式下生长、耗糖、产酸的情况。结果表明,发酵过程中氯化胆碱的添加方式为底物添加联合随糖流加,底物中氯化胆碱最适添加浓度为0. 5 g/L。此方式下,发酵周期内产酸量增加了18 g/L,较未添加氯化胆碱批次提升了26. 4%。氯化胆碱的外源添加能够有效增强菌体的活力,加快菌体生长,提高菌体产酸速率,为L-缬氨酸的生产提供了参考。     

谷氨酸清洁发酵工艺研究

为了解决谷氨酸发酵培养基中色素、杂质多所引起的发酵过程稳定性差、产酸低等问题,该研究采用生物氮素对发酵培养基中的主要氮源（玉米浆和豆粕水解液）进行替代,并通过单因素试验和正交试验对清洁发酵培养基中的关键因素生物氮素、生物素、VB1和甲硫氨酸的添加量进行优化,进而获得谷氨酸清洁发酵培养基,进行谷氨酸的清洁发酵工艺研究。结果表明,清洁发酵培养基中关键成分的最佳添加量为生物氮素2.0 g/L、生物素7 μg/L、VB1 10 mg/L、甲硫氨酸0.6 g/L。在最优工艺条件下,清洁发酵菌液OD600 nm值为84.2,谷氨酸产量为171 g/L,糖酸转化率为68.5%,分别较对照提高16.14%、12.50%、4.74%,发酵上清液透光率由0.9%提高至31%,说明清洁发酵培养基能够较好地提升谷氨酸发酵性能。     

稀酸预处理玉米芯酶解工艺响应面优化研究

木质纤维原料还原糖（葡萄糖、木糖）转化是燃料乙醇生产的关键步骤之一,该文以玉米芯为原料,采用稀硫酸处理、酶水解以提高还原糖转化量。以还原糖转化量为考核指标,采用单因素试验及响应面试验设计优化稀酸处理玉米芯酶解条件,拟合硫酸体积分数、加酶量、酶解时间3个因素对还原糖转化量的回归模型。结果表明,最佳酶解工艺为121 ℃条件下预处理60 min,硫酸体积分数0.8%,料液比1∶15（g∶mL）,加酶量7%（纤维素酶∶半纤维素酶1∶1）,酶解时间70.9 h。在此最佳条件下,采用高效液相色谱（HPLC）法测定酶解液中还原糖转化量为462.62 mg/g,其中木糖、葡萄糖转化量分别为330.02 mg/g、132.60 mg/g,还原糖转化率可达46.3%。     

二次接种叠加生物素的谷氨酸发酵工艺研究

由于受到发酵罐溶氧条件的限制,在高浓度生物素的谷氨酸发酵中往往出现产酸与糖酸转化率不协调的现象,针对这一现象,研究了二次接种叠加生物素的谷氨酸发酵工艺。在试验所用的发酵罐中,采用8.0μg/L生物素浓度的培养基作为发酵基础培养,经过一段时间发酵后,接入第二次种子液以及3.0μg/L(发酵液初始体积)的生物素量,通过适当的发酵控制,产酸水平达到139.6g/L,糖酸转化率高达62.80%,单罐谷氨酸产量比一次接种添加8.0μg/L生物素的发酵工艺提高了15.78%。     

提高L- 谷氨酸产量的后期发酵工艺参数研究

以谷氨酸生产菌S9114 为供试菌株,利用50m3 发酵罐研究了L- 谷氨酸的发酵过程,确定发酵后期产酸速率过低是影响L- 谷氨酸产量的主要原因。优化发酵工艺的参数以提高L- 谷氨酸后期发酵的比产酸速率,结果表明：采用溶氧控制的葡萄糖流加方式,控制发酵后期的pH 值,在发酵的适当时期流加一定量的生物素和KCl 等措施可有效提高L- 谷氨酸的后期产酸水平。在最优条件下,单罐最高产量可达148g/L,糖酸转化率为60.5%。     

菠萝皮渣果醋高效发酵工艺

以菠萝皮渣为主要原料、果酒酵母和沪酿1.01 醋酸菌粉为菌种,采用半固态发酵和二次补糖工艺,对菠萝皮渣酒精发酵和醋酸发酵工艺进行研究,以确定最优酿造工艺参数和实现菠萝皮渣果醋的高效生产。结果表明：菠萝皮渣酒精发酵条件为酵母添加量0.3%、发酵温度22℃、糖度16°Brix、pH3.5、发酵时间6d;醋酸发 酵最佳工艺条件为添加的葡萄糖质量分数2%、初始乙醇体积分数8%、发酵温度29℃、醋酸菌粉添加量0.09%、发酵时间3～4d,得到总酸量(以醋酸计)达6.78g/100g 的菠萝果醋半固态混合物,醋酸转化率为82.5%。经浸泡、过滤和陈酿1～2 个月后,所得菠萝果醋成品总酸含量(以醋酸计)为3.672g/100mL,色泽金黄,清亮透明,既有酸香,又有菠萝果香,口味柔和爽口。半固态果醋发酵法与液态果醋发酵法相比,能明显提高总酸产量和缩短发酵时间。     

L-缬氨酸高产菌XQ-8补料分批发酵的研究

在分批发酵优化条件基础上,通过对补料分批发酵方式发酵过程的各种参数,包括产酸率、转化率和发酵周期等进行了研究,确定了L-缬氨酸高产菌XQ-8补料分批发酵的最优条件。在最优补料分批发酵条件下发酵72h左右,L-缬氨酸产量达72g/L,糖酸转化率达38%以上,其结果明显优于分批培养。     

发酵法生产衣康酸技术的研究——衣康酸发酵工艺条件的研究(Ⅱ)

以衣康酸高产菌株土曲霉HAT418为出发菌株 ,研究探讨了不同碳源、氮源、无机盐类以及温度、起始 pH值等因素对衣康酸发酵的影响 ,确定了较优培养基组成和发酵工艺条件。实验结果表明 ,土曲霉HAT418适合于多种原料的衣康酸生产 ,如玉米淀粉、山芋粉、低脂玉米粉、蔗糖、口服葡萄糖等 ;硝酸铵、硫酸铵是衣康酸发酵的最适氮源 ,玉米浆是必要的辅助氮源 ;适宜的发酵起始pH值在 2 5～ 3 0 ;适宜的发酵温度为 3 6～ 3 7℃ ;Mg2 + 对土曲霉HAT418菌株的衣康酸发酵影响显著 ,适量的Mg2 + 是衣康酸发酵必需的 ;Ca2 + 可抑制杂酸的形成 ,培养基中添加 0 1g/L的CaCl2 可以使发酵液中衣康酸占总酸的比例提高 1 2 3 %。土曲霉HAT418菌株以 12 0～ 160 g/L的玉米淀粉双酶水解糖为碳源 ,NH4NO3 为主要氮源 ,摇瓶发酵 80h左右 ,衣康酸产酸率达到 83 0～10 1 1g/L ,糖酸转化率为 63 13 %～ 69 17% ,发酵残糖为 0 9～ 9 7g/L。     

有机溶剂中脂肪酶催化辛酸辛酯的合成

以猪胰腺脂肪酶为催化剂合成辛酸辛酯。研究有机溶剂、反应温度、加水量、加酶量、反应时间、底物浓度及底物物质的量比7 个因素对酶促酯化反应的影响,优化得到最佳合成条件。结果表明：最佳反应温度45℃、正己烷有机溶剂、加水量29μL、酶质量浓度2.314g/L、反应时间24h、辛酸与辛醇物质的量比为1:1.2～1:1.5、辛酸浓度为0.23～0.33mol/L。在优化条件下,辛酸的转化率达到98.12% 以上,并通过IR、1H NMR、13CNMR 谱表征了产物结构。酶催化法能在温和的反应条件下合成高产率的酯。     

浓香型白酒糟基本成分检测与酶水解

白酒酒糟是粮食作物经发酵生产白酒后余下的残渣,含有大量的淀粉、蛋白质等营养物质。传统的酒糟处理主要是作为生产动物饲料及有机肥,附加值较低。若能利用酒糟生产丁醇不仅可以降低丁醇生产成本,得到高附加值的产物丁醇,还可以实现酒糟废弃物的综合利用,与优化后的生产丁醇的合成培养基相比,酒糟中氨基酸态氮等物质基本满足微生物生长需求,但是还原糖含量偏低,采用液化酶、糖化酶水解白酒糟,优化提高水解液中还原糖浓度,得到最佳的水解条件为:液化条件为料液比1∶1,pH为6.0,加液化酶10U/g酒糟,沸水浴1h;糖化则在液化结束后,调pH至4.0,60℃恒温水浴,加酶量为150U/g酒糟,时间为2h。酒糟水解液中的还原糖浓度从24g/L提高到50g/L,比初始还原糖浓度提高了108%。