土壤中产木糖醇酵母菌株的筛选其发酵条件优化

本文以木糖为唯一碳源从土壤中筛选得到可以耐受高浓度木糖的菌株,再经过复筛选出一株高产木糖醇的酵母菌株Y-9。经高效液相色谱(HPLC)和红外扫描分析,确定菌株Y-9发酵利用木糖转化得到的主要产物为木糖醇。通过单因素实验、正交试验等手段,对菌株Y-9发酵产木糖醇的培养基组分和发酵条件进行了优化,进一步提高了目的菌株的木糖醇产率和转化率,确定了菌株Y-9摇瓶发酵木糖转化木糖醇的最优培养基和发酵条件。在木糖初始浓度为200 g/L,氮源为酵母膏3.0 g/L,硫酸铵2.0 g/L,玉米浆10.0 mL/L,硫酸镁0.1 g/L,初始pH为6.0,转速为180 r/min,接种量为4%的条件下,菌株Y-9的木糖醇产率为160 g/L左右,木糖醇生成速率为1.67 g/L.h,木糖/木糖醇转化率达到80%以上,是一株具有良好工业化研究开发价值的木糖醇生产菌株。     

生物转化法生产木糖醇的细胞增殖培养基优化

以木糖为底物利用酵母细胞转化生产木糖醇,研究细胞增殖培养基中不同种类的碳源、氮源和微量元素及其添加量对酵母细胞生长和木糖转化率的影响。结果表明,当碳源为木糖和葡萄糖添加量分别为1%时,木糖醇浓度为49.6g/L;当无机氮源为蛋白胨且浓度为2%时,木糖转化时间为60h,木糖醇浓度达到58g/L;微量元素为磷酸二氢钾浓度为0.1%时,木糖的转化时间为48h,此时木糖醇浓度达到59g/L。     

正交旋转回归试验优化木糖醇发酵培养基

利用旋转回归法研究热带假丝酵母 (Candidatropicalis)木糖醇发酵的 2个因素 :葡萄糖和酵母膏用量对木糖醇转化率的影响 ,根据木糖醇转化率依葡萄糖和酵母膏用量的回归方程分析表明 ,培养基中添加葡萄糖能提高木糖醇产物转化率 ,而酵母膏对提高产物转化率的作用不显著。研究同时表明 ,添加葡萄糖后能降低培养基中酵母膏的使用量 ,节约成本。根据回归方程寻优得出 :当木糖质量浓度 13 0 g/L时 ,葡萄糖用量 14 2 6g/L ,酵母膏用量3 40 g/L时 ,由木糖生成木糖醇的产物转化率最高     

1株产木糖醇菌株的筛选鉴定

经过平板筛选培养基初筛,从土壤中共分离得到110株可利用木糖作为唯一碳源进行代谢的菌株,经过HPLC初步定性定量分析,复筛得到6株木糖醇转化率较高的菌株,其中转化率最高的菌株为SK36.001,由于木糖代谢产物中具有同分异构体,因此将SK36.001的主要发酵产物通过分离柱分离,经过冻干浓缩后做LCMS、1H-NMR分析鉴定产物结构,确认产物为木糖醇。后利用26S r DNA的D1/D2区域序列分析法对该菌株进行分子生物学鉴定,结合形态学、生理生化特征鉴定结果确认该菌株为热带假丝酵母,并命名为Candida tropicalis SK36.001(Gen Bank登录号为KT945155)。通过对其发酵生产木糖醇过程的研究发现,在30℃,200 r/min,木糖初始质量浓度为50 g/L的条件下,摇瓶分批培养至30 h时可以达到最高木糖醇转化率为58.2%,转化速率达到0.986 g/(L·h)。     

裂殖壶菌的双碳源发酵生产二十二碳六烯酸控制策略

研究了葡萄糖、甘油双碳源发酵对裂殖壶菌发酵二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)的影响。首先以葡萄糖和甘油为单一碳源,发现以葡萄糖为碳源,菌体增殖速度和底物消耗速度都明显高于以甘油为碳源,以甘油为碳源细胞油脂中DHA的比例显著高于葡萄糖。为了发挥2种碳源各自优势,对葡萄糖和甘油双碳源发酵进行研究,结果显示2种碳源混合或葡萄糖耗尽后补加甘油结果都不如单一碳源好。但若先用葡萄糖为碳源进行培养,当发酵液中的葡萄糖质量浓度降至10～5 g/L时补加甘油既可以缩短发酵周期,又提高了油脂中的DHA比例。采用初始葡萄糖质量浓度为20 g/L,过程补加100 g/L甘油的发酵控制策略,5 L罐发酵,发酵周期可缩短至56 h,细胞油脂中DHA比例最高可达45.50%,充分发挥了2种碳源的优势。该研究得到了一种裂殖壶菌生产DHA葡萄糖、甘油分段发酵控制策略,大幅提高菌体细胞油脂中DHA的比例,同时有效缩短了发酵周期,具有非常好的工业应用价值。     

稳定高效表达木糖还原酶基因工业酿酒酵母的构建及木糖醇发酵的初步研究

将树干毕赤氏酵母(Pichia stipitis)木糖还原酶基因XYL1连接到适用于酿酒酵母工业菌株的多拷贝整合载体pYMIKP中,构建得到表达质粒pYMIKP-XYL1,转化酿酒酵母工业菌株Saccharomyces cerevisiae6508。在G418平板上筛选转化子,得到含高拷贝木糖还原酶基因的酿酒酵母重组菌株XGH2,,该菌株的木糖还原酶比活力为0.8 U/mg(蛋白),比出发菌株提高了80倍以上,表明外源基因在工业菌株中实现了高效表达。摇瓶发酵结果显示,重组菌株XGH2木糖消耗为27.9 g/L,木糖消耗率为51%;木糖醇产量为30.2 g/L,木糖醇的转化率大于1.0 g/g木糖。     

木糖和葡萄糖共发酵生产L-组氨酸

以1株L-组氨酸生产菌Escherichia coli HIS1为研究对象,优化其L-组氨酸合成关键酶His G*的诱导条件。通过摇瓶发酵的方式确定诱导剂木糖的最适质量浓度为10 g/L;通过5 L发酵罐发酵的方式确定最佳诱导时间为发酵8 h时诱导;因发酵过程中木糖会被消耗,故通过多次添加木糖或敲除xyl A基因阻断木糖代谢途径保持发酵液中的木糖浓度,以稳定诱导条件。结果表明,木糖同时作为诱导剂和碳源更有利于L-组氨酸的发酵生产,为此摸索出了木糖和葡萄糖共发酵生产L-组氨酸的发酵工艺。该工艺主要控制要点为发酵8 h之后添加质量浓度为10 g/L的木糖,发酵过程中流加木糖和葡萄糖质量比为1∶5的糖溶液。最终L-组氨酸的产量可达56.5 g/L,是纯葡萄糖发酵时的2倍。     

酸菜汁中乳酸菌的筛选和产酸性能的优化

本文从甘肃地区自制酸菜汁中分离出39株革兰氏阳性菌,过氧化氢酶实验均为阴性。通过滴定法筛选获得6株产酸率高于1%的菌株,经形态学鉴定均为杆菌,其中LS-9菌株的产酸率最高。通过单因素实验确定了LS-9菌株培养基的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为胰蛋白胨。利用正交实验优化培养条件为葡萄糖添加量20 g/L,胰蛋白胨添加量12 g/L,发酵温度为36 ℃。其中温度对菌株发酵产酸影响最大,其次是胰蛋白胨添加量,葡萄糖添加量对发酵产酸影响最小。验证实验表明,菌株在最佳条件下的产酸率为1.74%±0.05%。经16S rRNA测序和系统进化树分析,LS-9菌株与干酪乳杆菌的同源性较高。全脂奶发酵实验表明LS-9凝乳时间约为6 h,酸度102.4 °T,活菌数可达1.25×108 CFU/mL。     

底物添加策略对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

利用玉米秸秆气爆预处理后的产物进行同步糖化发酵,研究了不同的底物添加策略对同步糖化发酵的影响。结果表明,通过分批添加底物,能提高木糖利用率,乙醇产量接近理论转化率(包括木糖)的50%;仅利用固形物进行同步糖化发酵,通过改变固形物浓度能有效提高乙醇终浓度,最大可达到49.9 g/L,转化率最高可达82.7%。采用不同的底物添加能有效改善同步糖化发酵过程中对木糖的利用率、乙醇终浓度以及乙醇转化率。     

不同凝结芽孢杆菌在单一及混合碳源下的发酵特性

本文研究了凝结芽孢杆菌BH1、HL5和36D1在木糖、海藻糖、葡萄糖、低聚异麦芽糖、蔗糖和麦芽糖等单一碳源和葡萄糖分别加其他五种碳源(即混合碳源)下的底物利用和代谢情况,对三株菌以葡萄糖和低聚异麦芽糖作为混合碳源进行5 L罐发酵,进一步考察三株菌发酵特性,以期确定一株菌株作为后续高效乳酸发酵菌株筛选的出发菌株。结果显示:单一碳源发酵下,凝结芽孢杆菌36D1可以完全利用海藻糖、木糖和葡萄糖,而BH1和HL5对木糖和海藻糖几乎无利用,同时三株菌对蔗糖均无明显利用;混合碳源发酵下,凝结芽孢杆菌36D1发酵过程中表现出明显的葡萄糖阻遏效应,BH1和HL5对其他糖(尤其是麦芽糖和异麦芽糖)的利用几乎不受影响;5 L罐发酵结果表明,HL5对异麦芽糖的利用能力较优。凝结芽孢杆菌HL5对麦芽糖、异麦芽糖以及葡萄糖的利用能力较高,最终确定HL5作为后续菌株筛选的出发菌株。