混合碳源对地衣芽孢杆菌发酵合成杆菌肽的影响

在10 L发酵罐水平研究了地衣芽孢杆菌批发酵、补料(葡萄糖、乳糖)批发酵对细胞生长以及溢流代谢和杆菌肽合成的影响。批发酵过程中,细胞28 h达到峰值(91×10~8CFU/mL)后自溶,杆菌肽效价32 h达到峰值(960 U/mL)后逐渐降解。20~28 h流加葡萄糖批发酵的峰值生物量(24 h)为115×10~8CFU/mL,比对照提高了26%。但是,流加葡萄糖后杆菌肽合成速率(20~40 h)是17.2 U/(mL·h),仅为补料前(20 h之前)的53%。基料添加乳糖批培养的峰值生物量(32 h)为110×10~8CFU/mL,比分批发酵提高了20.6%,并与流加葡萄糖批发酵接近。同时,杆菌肽以29 U/(mL·h)的速率持续合成至40 h的1 143 U/mL,比分批发酵效价提高了19%。     

双氧水对地衣芽胞杆菌合成杆菌肽的影响

在研究地衣芽胞杆菌浊液发酵生产杆菌肽过程中发现存在发酵前期溶氧为零、发酵中期菌体自溶以及二次生长现象,而H2O2是一种携氧剂,可释放O2以及不影响产物分离,因此在10L罐上,考察了流加H2O2对地衣芽胞杆菌浊液发酵合成杆菌肽的影响.在发酵24h时以速率为3mmol/(L·h)恒速流加H2O2至34h,菌体生物量在34h达到最大值为73.5× 109cfu/mL比对照最大值高6.5％(对照最高值为69× 109cfu/mL),自溶时间延后了8h,而且细胞自溶后的菌数最小值为42h的62.1×109cfu/mL,比对照自溶后最低值高了77％.24h～34h的挥发性脂肪酸(VFA)最高值为12.8g/L,比对照减少了11％,糖耗速率是0.36g/(L· h),比对照提高了3％.杆菌肽在24h～34h的合成速率为44.9U/(mL·h)比对照高12％(对照为40.1U/(mL·h)),杆菌肽最终效价为1021U/mL,比对照提高9.9％,说明适量流加H2O2不仅改善了细胞的生长环境,还能促进杆菌肽的生物合成效率.     

抗氧化胁迫促进地衣芽孢杆菌合成杆菌肽

地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）发酵合成杆菌肽过程中存在的氧化胁迫影响了杆菌肽的合成效率。添加0.2%抗坏血酸和0.4%半胱氨酸使杆菌肽效价在摇瓶水平分别比对照提高了20.7%和29.4%。另外,胞内过氧化氢酶活比对照分别降低了68.3%和43.8%。半胱氨酸合成加强工程菌株在10 L罐发酵过程中,峰值生物量（84×109 CFU/mL,26 h）比出发菌株提高了9.0%,杆菌肽效价（1 090 U/mL,32 h）也提高了13.5%。Cys含量（213.3 mg/L,24 h）和过氧化氢酶活力（14～32 h）分别比对照提高了约60%和降低了15%～40%。说明Cys作为前体氨基酸参与杆菌肽合成与参与氧化自由基清除之间存在竞争关系,工程菌株通过增强Cys合成更好地满足了细胞对两者的生理需求,维持了细胞活性、促进了杆菌肽合成效率。     

高产γ-氨基丁酸富锌乳酸菌的分批及补料发酵研究

以短乳杆菌BS2为研究对象,根据已优化的培养条件,使用15L发酵罐进行分批及分批补料发酵实验,在严格控制条件下观察γ-氨基丁酸(GABA)的生物转化过程,克服摇瓶发酵的不足。采用初始pH值为5,发酵期间不控制pH值的条件下进行分批发酵;而后通过发酵期间控制pH值为5的条件下再次进行分批发酵,GABA含量得到有效提高,而谷氨酸钠和葡萄糖分别在32h和44h基本耗尽;然后采用初始pH值为5,发酵期间控制pH值不变的条件下分别在32h补入谷氨酸钠,44h补入葡萄糖,其中,补加550g/L葡萄糖200mL,630g/L谷氨酸钠200mL。补料发酵时,两者流加速度均为11.1mL/min,流加18min。流加结束后培养基中葡萄糖和谷氨酸钠含量达到18g/L以上,基本达到在初始发酵时的质量浓度,而谷氨酸钠在56h基本耗尽,GABA产量达到22.5g/L,最后在56h第2次补加谷氨酸钠,操作同上,GABA产量在104h达到33g/L以上。     

地衣芽孢杆菌HDYM-04产β-甘露聚糖酶补料分批发酵条件优化

利用地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformics)HDYM-04在5L发酵罐中发酵生产β-甘露聚糖酶,并对其发酵条件、补料策略及用量进行优化。得到最优起始魔芋粉加入量、初始pH值和接种量分别为60g/L、8.0和6.7%;最佳发酵工艺为:温度37℃,搅拌速率300r/min,通气量3L/min,发酵48h。最后确定最佳补料策略为起始加入30g魔芋粉,对数生长后期再加入90g魔芋粉,最终酶活力可高达3913U/mL,较未优化前(2070U/mL)酶活力提高了89%。     

谷氨酸对地衣芽孢杆菌产杆菌肽的影响

研究了发酵过程中添加谷氨酸对菌体代谢和杆菌肽合成的影响。摇瓶发酵过程中添加0.03g/L谷氨酸,杆菌肽产量增加13.4%,而10L发酵罐发酵16h添加0.03g/L谷氨酸,杆菌肽效价在36h达到峰值。发酵16~26h以3mg/(L·h)流加谷氨酸,杆菌肽16~34h的合成速率是34.0U/(mL·h),比对照组提高55.3%;同时,生物量16~30h增长速率是20.2μg/(mL·h),比对照组提高了17.4%,但是菌体自溶时间比对照提前了6h。NO2-浓度在18~32h高于对照组11.4%~154.9%,挥发性脂肪酸(VFA)浓度在22~32h低于对照组10.3%~94.8%。说明流加谷氨酸起到了调控因子的作用,通过生成NO2-增加了NADH的消耗,降低了VFA的生成,刺激了菌体在发酵中前期的生长;谷氨酸同时也参与到了杆菌肽的合成,加快了杆菌肽的积累。     

枯草芽孢杆菌产角蛋白酶的发酵过程优化

为了实现重组角蛋白酶在基因工程菌Bacillus subtilis WB600中的高效生产,在3 L发酵罐中对发酵条件和补料策略进行了优化,建立了补料分批发酵工艺。研究发现,两阶段控制pH,前6小时控制pH 7.0,后期控制pH 8.0、DO 20%,发酵过程以葡萄糖为流加碳源,7~11 h以μ为0.15 h-1指数流加、12~15 h以μ为0.1 h-1指数流加、16~27 h恒速流加葡萄糖3 g/(L·h),在30 L发酵罐水平上,27 h酶活达到864 U/mL,生产强度为31.8 U/(mL·h),国外报道的酶活达到2 900 mL,酶活在国内属领先水平,为重组枯草芽孢杆菌产角蛋白酶的工业化生产打下了坚实的基础。     

枯草芽孢杆菌产D-阿洛酮糖3-差向异构酶的发酵优化

D--阿洛酮糖是D--果糖在C-3位的差向异构体,由于较低的热量和与蔗糖相似的甜度,D-阿洛酮糖成为一个具有发展前景的功能性甜味剂。D--阿洛酮糖 3-差向异构酶（D--psicose 3-epimerase,EC 5.1.3.30,DPEase）能够催化D--果糖生产D--阿洛酮糖,这种生物酶法制备的功能性甜味剂D--阿洛酮糖由于简单的纯化步骤和高产物浓度等优点受到关注。该研究对1株前期构建的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 1A751/pUB-P43dpe-dal产DPEase进行了3 L发酵罐水平培养,通过优化溶解氧（DO）、pH、温度、初始碳源质量浓度确定最适发酵条件为：DO为30%、pH 6.0、温度37 ℃、初始葡萄糖质量浓度15 g/L,最高发酵酶活达78.3 U/mL。在此基础上进行补料发酵优化,得到最适补料条件为：在发酵5 h进行补料,碳源补料速率8.0 g/（L·h）,在此条件下,发酵9 h全细胞酶活高达123.0 U/mL。此发酵策略为扩大工业化生产提供了参考。     

溶氧对淀粉液化芽孢杆菌BS5582产β-葡聚糖酶的影响

淀粉液化芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)BS5582在10L全自动发酵罐规模生产β-葡聚糖酶,分别控制通气量、罐压和搅拌转速进行溶氧优化,研究发现在装液量6L,接种量6.67%,发酵温度37℃的条件下,优化后通气量9L/min,搅拌转速600r/min,罐压0.6MPa,β-葡聚糖酶酶活在44h达到511U/mL,比优化前提高了122.76%。     

枯草芽孢杆菌产碱性果胶酶发酵条件的优化

通过单因素实验对枯草芽孢杆菌菌株发酵产碱性果胶酶的培养基组分及培养条件进行优化。利用单因素实验确定了产酶的最优培养基:30 g/L豆饼粉、35 g/L马铃薯淀粉、20 g/L果胶、2.775 g/L氯化钙、4.025 g/L硫酸锌、113.6 g/L Na 2HPO 4。同时对温度、接种量、发酵pH进行优化,得到最优发酵条件:温度35℃、接种量3%、发酵过程控制pH=7.4,在此基础上进行补料流加实验,补料配方为350 g/L葡萄糖、10 g/L果胶,补料控制总糖浓度为20 ug/mL,并调整转速和风量控制溶氧30%~40%,最终酶活达到6120 U/mL,较初始酶活1061 U/mL提高了4.77倍。