基于高通量生物反应器和分段式pH反馈补料技术发酵生产L-赖氨酸

利用高通量生物反应器,以在线监测的p H为直接反馈补料信号,以葡萄糖、氨水和硫酸铵混合溶液为流加液进行补料发酵生产L-赖氨酸。当流加液中葡萄糖含量均为360 g/L时,对流加液中硫酸铵添加量、氨水添加量和发酵培养基接种量进行了单因素优化,确定一段式流加培养最佳条件为氨水添加量180 m L/L、硫酸铵添加量40 g/L、接种量为5 m L/45 m L培养基。分段式补料培养研究结果表明,在赖氨酸发酵的不同阶段采用不同配比的流加液进行分段式培养可以进一步提高赖氨酸的产酸浓度,同时降低残糖和残铵氮含量。三段式p H反馈补料发酵可以将赖氨酸产酸浓度提高到(56.85±0.98)g/L,与二段式和一段式相比分别提高8.65%和23.64%。     

响应面分析法和氮源改进优化L赖氨酸发酵工艺

为提高赖氨酸发酵的产酸浓度、糖酸转化率等发酵指标,通过Plackett-Burman实验设计筛选出培养基中对赖氨酸发酵影响最大的成分为蛋氨酸、糖蜜和谷氨酸,再通过响应面设计实验对这3种成分进行优化,得到最适含量为蛋氨酸0.195g/L,糖蜜15.70mL/L,谷氨酸0.215g/L,赖氨酸浓度从1.90g/100mL提高至2.25g/100mL。发酵培养基中加入10g/L的(NH4)2SO4作为改进氮源,赖氨酸浓度可进一步提高至2.41g/100mL,发酵周期由30h缩短至25h。通过优化培养基和改进氮源,可以显著降低赖氨酸的生产成本,提高产品收益。     

响应面优化L-赖氨酸培养基

通过Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验以及响应面分析法,对L-赖氨酸棒杆菌株发酵赖氨酸培养基进行优化。利用Plackett-Burman试验设计来确定影响L-赖氨酸得率的主要因素,结果表明:NaCl、MgSO4·7H2O、玉米浆对L-赖氨酸得率的影响最大。利用最陡爬坡试验确定最大响应区域,在该基础上利用响应面分析法中的Box-Behnken设计,确定培养基的最佳条件为NaCl 2.72%,MgSO4·7H2O0.05%,玉米浆21.13g/L。在该条件下,L-赖氨酸的理论得率为104.75g/L,实际得率为104.60g/L,比优化前的87.93g/L提高18.96%。     

中间代谢产物对白色链霉菌ε-聚赖氨酸合成的影响

探讨白色链霉菌ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)生物合成过程中,中间代谢产物柠檬酸、L-天冬氨酸和L-赖氨酸对ε-PL合成的影响。单因素实验结果表明,在摇瓶发酵开始(0 h)添加柠檬酸至终质量浓度为1.0g/L,培养到12 h分别添加终质量浓度为0.3 g/L的L-天冬氨酸和终质量浓度为1.0 g/L的L-赖氨酸,可分别提高ε-PL产量42.5%、28.7%和44.1%。正交试验显示,只有柠檬酸和L-赖氨酸对ε-PL合成影响显著(P0.05),而L-天冬氨酸影响不显著;在培养基中添加1.0 g/L的柠檬酸和L-赖氨酸ε-PL产量可提高60.1%。在破碎的无细胞体系中,只有添加L-赖氨酸可以检测到ε-PL的生成,进一步证实了L-赖氨酸是ε-PL合成的直接前体。因此,通过添加合适的中间代谢产物,可以有效提高ε-PL产量。     

高产L-苏氨酸的缺陷型大肠杆菌发酵条件优化研究

采用选育高产大肠杆菌,对原发酵培养基配方中葡萄糖、玉米浆和硫酸铵配比含量及摇瓶工艺的摇床转速、温度、培养基装液量和菌液接种量优化,测定不同条件下的L-苏氨酸含量。结果表明,以5%的接种量,37 ℃,220 r/min条件下,发酵培养基中葡萄糖含量为41.0 g/L、玉米浆含量为11.0 g/L和硫酸铵含量为20.0 g/L时,赖氨酸缺陷型菌株的L-苏氨酸产量为5.90 g/L,与优化前(4.06 g/L)相比产率提高了45.32%,甲硫氨酸缺陷型菌株的L-苏氨酸产量为5.76 g/L,比优化前相比(3.89 g/L)产率提高了48.07%。     

米根霉发酵产L-苹果酸的工艺优化

以米根霉（Rhizopus oryzae）突变株CICC40503-JST为菌种,葡萄糖为碳源,对其发酵工艺及葡萄糖代谢途径进行初步研究,从而提高L-苹果酸的产量。采用单因素试验和响应曲面法（Box-Behnken设计）对培养基和发酵条件进行优化,研究发酵罐实验对产酸的影响。结果获得最佳培养基配方为：葡萄糖100 g/L、(NH4)2SO4 4.0 g/L、MgSO4 0.3 g/L、FeSO4•7H2O 0.025 g/L、KH2PO4 0.5 g/L、ZnSO4 0.1 g/L、CaCO3 80 g/L。发酵条件较好组合为：发酵设备为Sartorius发酵罐、发酵温度32 ℃、通气量0.20 L/（min·L）、转速500 r/min、孢子悬浮液单独培养48 h、发酵进行48 h后添加培养基进行补料发酵,发酵周期为72 h、L-苹果酸的产量为57.71 g/L。结论：米根霉能够较好地利用葡萄糖发酵产L-苹果酸,其产量得到明显提高。     

2-酮基-L-古龙酸一步发酵生产菌株发酵过程优化

对1株可以一步发酵生产维生素C直接前体2-酮基-L-古龙酸(2-keto-L-gulonic acid,2-KLG)的氧化葡萄糖酸杆菌工程菌株(Gluconobacter oxydans–ss)的发酵条件进行优化,以提高其发酵效率。结合Box-Behnken实验和响应面法对其初始发酵培养基进行优化,得到优化的发酵培养基组成:山梨醇158.0 g/L,酵母膏18.0 g/L,初始p H5.0。采用该优化培养基在3 L全自动发酵罐上进行发酵过程控制。在考察不同转速对2-KLG积累过程影响的基础上,进一步提出分阶段转速控制策略:即发酵前期(0~48 h)转速控制在600 r/min,48 h至发酵结束转速控制在500 r/min。应用该策略,2-KLG产量达到34.86 g/L,生产强度为0.36 g/(L·h),其分别比恒定转速发酵时2-KLG的最大产量提高24.01%和24.14%。     

双底物指数流加和双阶段溶氧控制对谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸的影响

为了实现L-异亮氨酸的高效生产,提高谷氨酸棒状杆菌YILW生产L-异亮氨酸的产量和生产强度,在详尽分析磷酸盐和玉米浆初始浓度对L-异亮氨酸发酵影响的基础上采用了双底物(玉米浆、磷酸盐)指数流加与双阶段溶氧相结合的控制策略进行L-异亮氨酸发酵。结果表明,最佳磷酸盐和玉米浆浓度分别为1.5 g/L和35 mL/L,此条件下分批补料发酵菌体生物量和L-异亮氨酸产量分别为27.66 g/L和25.89 g/L。在生长阶段进行双底物指数流加并结合双阶段溶氧控制,发酵60 h菌体生物量和L-异亮氨酸产量分别为32.29 g/L和31.32g/L,较优化前分别提高16.73%和20.97%。     

添加不同有机氮源对L-赖氨酸发酵的作用

为了提高L-赖氨酸发酵产量和降低成本,本文主要通过优化L-赖氨酸发酵培养基,分别用玉米浆、菌体蛋白水解液、菌体蛋白水解液和玉米浆混配、豆粕水解液、多肽粉作为有机氮源培养基,5L发酵罐中进行发酵培养.通过试验对比不同有机氮源对发酵过程中OD和产酸的影响,确定了菌体蛋白水解液和玉米浆混合使用作为有机氮源的发酵工艺,为大生产...     

有机氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌Escherichia coli TRP03为供试菌株,研究了多种有机氮源对L-色氨酸发酵的影响。 首先对不同来源的酵母 粉进行了优化试验,确定一种最优酵母粉,摇瓶发酵时L-色氨酸可积累10.21g/L;利用5 L发酵罐发酵1.5～3.0h时,细胞出现二次生 长现象,选择添加氨基酸粉和氯化胆碱促进细胞生长,经优化实验,确定同时添加氨基酸粉2g/L、氯化胆碱0.5g/L可在很大程度上解 决细胞的二次生长问题并提高L-色氨酸产量至44.21g/L;为提高中后期菌体活力及产酸能力,选择在不同发酵时期流加质量浓度为 1g/L的酵母粉、蛋氨酸及谷氨酰胺混合液,确定10h流加时,中后期的活细胞数提高了30.18%,保证了菌体活力。菌株E. coli TRP03经36h发酵,可积累L-色氨酸51.23g/L,较未经任何优化的菌株提高41.91%。     

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。     

利用响应面法优化L-苏氨酸发酵条件

采用响应面设计方法对E.coli TRFC苏氨酸发酵培养基及培养条件进行了优化。用部分因子分析法研究了原始发酵培养基及培养条件对响应值的影响程度,发现蔗糖的质量浓度及接种量对苏氧酸产量的影响显著。利用最陡爬坡实验、中心旋转组合设计结合响应面分析确定了蔗糖的质量浓度及接种量(58.739 g/L,3.46%)。在优化条件下进行5L发酵罐实验,L-苏氨酸的产量达到121.20 g/L,比未优化条件下提高了12.43%。     

米根霉L-乳酸发酵动力学

通过正交试验研究米根霉AS3.819利用葡萄糖发酵生产L-乳酸时,发酵培养基中葡萄糖、(NH4)2SO4、KH2PO4、ZnSO4·7H2O、MgSO4对发酵的影响.确定的最佳发酵培养基组成:葡萄糖80 g/L、(NH4)2SO4 2 g/L、KH2PO4 0.3 g/L、ZnSO4·7H2O 0.05 g/L、MgSO40.3 g/L.在此培养基组中平均发酵产L-乳酸61.5g/L,对葡萄糖的平均转化率为76.9%.初步建立米根霉AS3.819利用葡萄糖发酵生产L-乳酸的动力学模型,并通过发酵动力学试验获得到模型参数,对培养基中初始葡萄糖质量浓度分别为72、74g/L的发酵过程进行预报.结果表明,建立的动力学模型能较好地描述米根霉发酵生产L-乳酸的过程:L-乳酸的生成机制是以生长机制为主的混合动力学机制.     

响应面法优化吸水链霉菌产雷帕霉素发酵培养基

目的 优化吸水链霉菌产雷帕霉素发酵培养基,提高雷帕霉素产量。方法 利用Plackett-Burman试验设计筛选出培养基中影响雷帕霉素发酵产量的显著因素,爬坡试验确定主要因素的最适范围,响应面法确定各显著因素的最优水平。结果 获得最优发酵培养基配方为：葡萄糖37.60 g/L、甘露醇30 g/L、黄豆粉28.37 g/L、硫酸铵1.25 g/L、磷酸氢二钾5 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、L-赖氨酸1.5 g/L、复合氨基酸1.83 g/L。结论 在最优发酵培养基培养下,雷帕霉素发酵水平由初始182.23 mg/L提高到279.56 mg/L,提高了53.41%。     

DPS数据处理系统在L-鸟氨酸发酵培养基优化中的应用

利用正交设计与均匀设计试验方法,并采用DPS软件对实验结果进行分析,得出石蜡节杆菌WZFF.X-146菌株生产L-鸟氨酸的最适批式摇瓶发酵培养基配方。结果表明,DPS软件在L-鸟氨酸发酵培养基优化方面取得良好的效果,产酸水平达到19.91g/L,提高了125%以上。     

基于2-酮基-D-葡萄糖酸高产的发酵条件优化研究

为了实现异维生素C前体2-酮基-D-葡萄糖酸在沙雷氏菌Serratia sp. FMME043中的高效生产,在30 L发酵罐中对补料策略和发酵条件进行了优化,建立了补料分批发酵工艺。最终确定发酵策略为:溶氧控制在40%,在发酵16、22 h及28 h时分别补加64、80 g和96 g硫酸铵,并且当残糖浓度降至15～25 g/L时,分五次等量补加801 g葡萄糖,优化后,发酵44 h,2-KGA的产量和转化率分别达到268.5 g/L和1.04 g/g,分别比优化前提高了58.4%和9.9%。本研究结果为目前报道的产量和转化率在国内外属领先水平,为2-酮基-D-葡萄糖酸及异维生素C工业化生产打下了坚实的基础。     

酿酒酵母S.cerevisiae YQ-7的高密度发酵

研究了酿酒酵母S.cerevisiae YQ-7发酵的最佳培养基组成;通过单因素试验优化碳源和氮源的添加量,响应面法优化培养基中的碳氮比,得出最佳发酵培养基配方:蔗糖76.31g/L,酵母浸膏33.75g/L,酸水解酪蛋白16.00g/L,硫酸铵0.5g/L,硫酸镁1.0g/L,磷酸二氢钾2.6g/L,甘氨酸2g/L。同时,对补糖策略进行了研究,确定补糖工艺为自发酵16h开始补糖,补糖量70%~80%,每隔12h补糖一次,50h终止发酵,生物量为49.47g/L。     

棉籽蛋白水解液对L-赖氨酸发酵的影响

以棉籽蛋白水解液替代豆粕水解液培养谷氨酸棒杆菌LS260发酵生产赖氨酸,对比替代前后发酵效果,确定了棉籽蛋白水解液的最佳添加量。结果表明,在种子培养基、发酵培养基中分别添加0.3%、0.8%的棉籽蛋白水解液,赖氨酸产量提高至265 g/L,比对照批次提高了9.05%,最高糖酸转化率达到69%。     

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%。     

醋酸菌发酵产细菌纤维素的过程优化

汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)利用传统Hestrin-Scharmm (HS)培养基发酵生产细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)的过程中,普遍存在着BC产量不高、葡萄糖利用率低等问题。本研究首先比较了传统HS培养基和改良HS培养基发酵生产BC的结果,改良HS培养基中BC干重产量达到3.34g/L,较传统HS培养基提高了28%,但培养基废液中仍含有41%和70%的残糖和残氮;继而对改良HS培养基一次发酵废液进行优化,添加2.5 g/L酵母粉和1.8 g/L磷酸氢二钠,调节p H至5.9进行二次发酵,可获得3.16 g/L的BC干重,同时发酵液中副产物乙酸浓度仅为一次发酵的一半。综上,利用改良HS培养基发酵结合优化发酵废液进行二次发酵,共获得6.50 g/L的BC干重,是优化前的2.5倍以上,并且葡萄糖的利用率和转化率也分别由56.74%,22.86%提高至88.02%,36.87%。