丙酮丁醇梭菌发酵小麦麸皮生产丁醇

对丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)8016发酵小麦麸皮或麸皮混合其他非粮淀粉质原料生产丁醇进行了研究。实验结果表明,当初始糖浓度为55g/L时,以纯麸皮为底物,发酵终点总溶剂达到21.43g/L,丁醇13.08g/L,糖醇转化率39.57%;以麸皮混合红薯、木薯为底物,发酵终点总溶剂达到22.37g/L,丁醇13.24g/L,糖醇转化率为39.95%,均能达到传统玉米醪发酵丁醇水平。证明小麦麸皮作为一种粮食加工废弃物完全可以替代粮食用于丙酮丁醇发酵。     

丙酮丁醇梭菌代谢工程菌的构建及其发酵性能

丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum可以利用葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、纤维二糖等多种底物,发酵糖获得丙酮、丁醇、乙醇等产物,是一种优良的木质纤维素同步糖化发酵菌种。为获得具有更优良发酵性能的木质纤维素发酵菌株,使用代谢工程技术对丙酮丁醇梭菌进行改造。将乙酰乙酰CoA硫解酶基因(thl)的启动子和末端两个同源片段以及醛/醇脱氢酶基因(adhE)的开放阅读框连接到pUC18上,构建成整合型质粒pTAEE,电转化丙酮丁醇梭菌后在红霉素抗性平板筛选转化子。通过PCR扩增及产物序列分析表明,质粒pTAEE中的adhE基因以单交换的方式整合到转化子基因组中,增强adhE的表达。重组菌T4的乙醇得率为2.3%,比野生菌提高了15%,乙醇浓度为0.39 g/L,与野生菌相当;丁醇得率为41.6%,比野生菌提高了69%,丁醇浓度为6.9g/L,比野生菌提高了41%,获得了发酵性能更高的丙酮丁醇梭菌代谢工程菌株。     

丙酮丁醇产生菌的筛选、鉴定及其产丁醇性能优化

由于丁醇对生产菌的抑制甚至毒害作用导致丙酮丁醇发酵过程中出现低产物浓度、低产率现象是目前生物法获取丁醇过程中亟待解决的一个关键科学问题。为获得高丁醇耐受性及高丁醇产量生产的菌株,该文采用自行设计的"三明治"筛选方法,从土壤中筛选出4株高丁醇耐受性菌株,其中菌株a914的发酵性能最佳,经P2培养基和木薯粉培养基发酵后其丁醇的产量分别为5.44和3.02 g/L。菌株a914经16S r DNA鉴定其与拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)的同源性高达99%,以及结合菌株a914的生理生化特性最终确定菌株a914为拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)。同时还对菌株a914的发酵性能进行了初步研究,试验结果表明,其最适的木薯粉浓度为80.0 g/L、酵母浸粉浓度为3.0 g/L、碳酸钙添加量为3.0 g/L,在此条件下丁醇和总溶剂产量分别达到6.73和9.83 g/L。     

树脂对小麦秸秆水解液中丁醇发酵抑制物的脱除效果

酸水解产生的副产物会严重抑制小麦秸秆水解液丁醇发酵.该文针对树脂对小麦秸秆水解液中丁醇发酵抑制物的脱除效果进行研究.通过强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂732及大孔树脂XAD-4对小麦秸秆水解液进行抑制物脱除处理,以未处理组作为对照.离子交换树脂732处理后丁醇得率及含量均高于大孔树脂XAD-4处理.离子交换树脂732处理...     

丙酮丁醇梭菌发酵条件优化研究

以P2培养基为基础组分,分别通过改变初始葡萄糖浓度、初始酵母膏浓度以及初始pH值,研究这3个单因素对丁醇发酵的影响,确定了培养基的较佳条件:初始葡萄糖浓度60g/L、初始酵母膏浓度3g/L、初始pH值6.8.此外,采取接种量5％、发酵温度37℃、发酵时间72h,可使总溶剂浓度(丁醇、丙酮、乙醇)达到13.52g/L,其中丁醇、丙酮、乙醇浓度分别为8.83g/L、3.90g/L和0.79g/L,丁醇比例为65.31％.糖丁醇转化率为21.1％(平均值),糖总溶剂转化率为31.3％(平均值).     

perR基因的敲除对丙酮丁醇梭菌摇瓶发酵的影响

为了提高丙酮丁醇梭菌对分子氧的耐受能力,降低厌氧发酵环境,构建了超氧化物阻遏蛋白(PERR)基因敲除的工程菌株。应用Ⅱ组内含子敲除系统,PCR克隆perR-Targetron基因与载体连接构建敲除质粒pSYperR,电转化丙酮丁醇梭菌C.acetobutylicum ATCC 824,PCR筛选验证获得突变菌株C.acetobutylicum ATCC 824-ΔperR,采用摇瓶发酵对其突变菌株进行发酵性能研究。结果表明:静止状态发酵丁醇C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR比C.acetobutylicum ATCC 824丁醇产量提高7.89%,摇床转速为200 r/min时,C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR的丁醇产量是C.acetobutylicum ATCC 824的3.34倍。研究表明,通过Ⅱ组内含子敲除系统,构建的C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR在发酵过程中降低了氧分子的伤害,不需要严格的厌氧条件,从而降低发酵成本。     

少根紫萍(Landoltia punctata)高比例燃料丁醇发酵方法研究

以少根紫萍(Landoltia punctata)为原料,以丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum) CICC 8012为菌种发酵生产燃料丁醇的研究.筛选出高淀粉含量的少根紫萍,HPLC分析其酸水解液表明,单糖组成有葡萄糖、木糖和半乳糖.糊化后的少根紫萍培养基可以直接发酵,47.50g/L的初总糖发酵可生成9.3 1g/L的丁醇、13.60g/L的丙酮丁醇乙醇,发酵得率为0.35,其中丁醇占总溶剂的比例为68.46％,比玉米发酵的高14.11％.少根紫萍培养基经降黏后发酵,丁醇和总溶剂分别提高到9.61g/L和14.80g/L,比没降黏的提高了3.22％和8.82％.HPLC分析表明发酵残糖含有以木糖和半乳糖为单糖组成的寡糖和少量的葡萄糖.该研究首次开发了一种新型非粮原料少根紫萍发酵生产燃料丁醇,工艺简单,并且还具有目标产物丁醇在总溶剂的比例高的优点.     

毛细管气相色谱法分析丙酮和丁醇发酵产物

建立了毛细管气相色谱法,测定丙酮和丁醇发酵产物中丙酮、丁醇、乙醇含量的方法。采用HP-INNO- WAX(19091N-236)毛细管柱(60m×0.251mm×0.50μm),氢火焰离子化检测器(FID),柱温程序升温,以高纯氮作为载气,流速1mL/min,分流比90:1,进样量1.0μL,以内标法定量。在确定的色谱条件下,乙醇、丙酮、丁醇线性关系良好,线性回归系数≥0.9993,平均回收率在99.2%～99.8%,相对标准偏差≤2.50%,最低检测限分别为0.10μg/mL,0.12μg/mL和0.20/μg/mL。该方法简单,灵敏度高,重复性好,结果准确,适合用于丙酮和丁醇发酵产物的检测。     

利用丙酮丁醇发酵废水偶联乙醇发酵的研究

研究以一株从自然环境中分离得到的酿酒酵母GXAS—BT9作为发酵菌株,利用丙酮-丁醇发酵的废液作为乙醇发酵的配浆用水,进行乙醇发酵。结果表明,GXAS—BT9菌株的乙醇发酵产率随着废液比例的升高而增加,使用100％废液作为配浆用水,玉米粉和木薯粉作为原料的乙醇产率分别达到14．27％vol和14．26％vol,比对照分别提高了14．7％和9．6％。将丁醇发酵与乙醇发酵偶联起来,实现了水的循环利用,同时大大减少了污水的排放量。     

基于遗传算法优化BP神经网络的丙酮丁醇梭菌发酵预测模型研究

为了提高丙酮丁醇梭菌发酵过程中生物量浓度预测的精度,以不同发酵时间和葡萄糖浓度下的生物量数据作为训练和测试集,构建BP人工神经网络,并利用遗传算法(GA)的全局搜索能力,优化构建BP人工神经网络权值和阈值,建立GA-BP预测丙酮丁醇梭菌生物量的预测模型.结果表明采用GA-BP算法具有比BP人工神经网络更高的预测精确度和稳定性.     

渗透汽化原位分离耦合拜氏梭菌丁醇发酵的研究

以筛选得到的聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）-聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）复合膜为分离用膜,开展了拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii）ZL01丁醇发酵与渗透汽化原位分离耦合的研究,结果表明：分批发酵-渗透汽化原位分离耦合与分批发酵相比,初始葡萄糖质量浓度从50 g/L提高至90 g/L;在90 g/L的初始葡萄糖质量浓度下,发酵结束时发酵液和渗透液中的丁醇总产量从13.2 g/L提高到16.9 g/L,总溶剂（丙酮（acetone）、丁醇（butanol）、乙醇（ethanol）,简称ABE）产量从17.8 g/L提高到24.3 g/L,葡萄糖利用率从59.4%提高到95.7%。另外,分离过程中膜的总渗透通量平均为705 g/（m2·h）,丁醇分离因子平均为19.0;经渗透汽化分离,渗透液可直接进入下一步蒸馏阶段,其中丁醇和总溶剂ABE质量浓度分别为178 g/L和292 g/L,与分批发酵工艺中发酵液直接进入蒸馏塔相比,丁醇和总溶剂ABE质量浓度分别提高了10.9 倍和14.1 倍,可大大降低蒸馏能耗。     

北冬虫夏草液体发酵培养基碳氮比的优化

对北冬虫夏草液体发酵培养基碳氮比进行了优化.其最适碳源、氮源分别为:蔗糖5.56%,蛋白胨1.02%.此条件下,北冬虫夏草的菌丝体干重可达到33.8 g/L.     

土壤C/N比对烤烟碳氮代谢关键酶活性和烟叶品质影响的研究

2009年采用盆栽试验,在河南农业大学科教园区通过添加腐熟的小麦秸秆来调节土壤的碳氮比,进而研究土壤碳氮比对烤烟碳氮代谢关键酶活性和烟叶品质的影响。结果表明:随着土壤碳氮比的增加,硝酸还原酶、转化酶和淀粉酶的活性逐渐增加,烤后烟叶总糖和还原糖的含量、中性香气物质的总量、还原糖/烟碱有不同程度的增加,烟碱、总氮含量以及氮碱比逐渐减少。土壤碳氮比在24~28之间时,有利于促进烤烟碳氮代谢平衡,协调烤后烟叶化学成分。     

氮源及C/N比对D-核糖发酵的影响

考察了尿素、(NH4 ) 2 SO4 和NH4 Cl 3种无机氮源及其质量浓度对核糖发酵的影响 ,发现短小芽孢杆菌SY 5利用无机氮源能力很弱 ;另外通过改变不同C/N比的发酵实验和响应面分析优化培养基的实验发现 ,D 核糖生长最适C/N =1 9∶1 ,发酵最适C/N =1 1∶1 ,并且葡萄糖和 (NH4 ) 2 SO4 、玉米浆与 (NH4 ) 2 SO4 都存在较强的交互作用。     

气相色谱-燃烧-同位素比质谱法测定鱿鱼中甲醛稳定碳同位素比值

建立了一种气相色谱-燃烧-同位素比质谱法(GC/C/IRMS)测定鱿鱼中甲醛(FA)稳定碳同位素比值的方法。鱿鱼样品经水充分提取后,高速离心除油脂,上清液与2,4-二硝基苯肼在酸性、60℃条件下发生液相衍生化反应1 h,衍生液经正己烷萃取,氮吹干后复溶即可进行稳定碳同位素测试。二氯甲烷、甲醇、正己烷、乙腈均可作为衍生产物甲醛2,4二硝基苯腙的同位素测试的溶剂。甲醛的衍生化反应未发生碳同位素分馏,由质量平衡方程计算得到的衍生产物甲醛2,4二硝基苯腙的δ¹³C值与实测值差值的标准偏差为0.215‰。分析9个市售不同产地鱿鱼中甲醛的含量为0.341~39.132 mg/kg,内脏部分含量较高。甲醛含量较高的2、3、4、5号样品δ¹³C值差异高达23.653‰。水产品中甲醛稳定碳同位素指纹特征可作为其来源解析的特征性指标。     

发酵乙醇中~(13)C/~(12)C分布的影响因素研究

乙醇的碳稳定同位素组成(13C/13C,δ13C)对饮料酒的真实性鉴别具有重要意义。实验研究发现,乙醇δ13C比发酵原料偏负,且偏负程度随δ13C的变小而增大,但二者呈现显著正相关(R2=0.997);正交试验结果显示,对于乙醇δ13C变化影响较大的发酵条件依次为发酵温度(20~30℃),糖浓度(60~200 g/L)和酵母种类,而初始p H值(4.0~5.0)的影响最小,但F检验表明,4种因素对乙醇δ13C的影响均不显著。本研究为今后应用δ13C识别乙醇的原料来源奠定了应用基础。     

Heat and Fermentation Effects on Total Nonprotein Nitrogen and Urea in Milk

Kinetic analysis was applied to the increase of NPN and the decrease in urea when milk was heated at 80, 100 and 120°C. NPN increase with heat followed zero-order kinetics with an energy of activation of 17 kcal/mole. Urea losses with heating followed pseudo first-order kinetics with an energy of activation of 20 kcal/mole. Commercial yogurt and leben fermentation processes were used to determine the effects of fermentation on NPN and urea. Yogurt and leben fermentations increased NPN by 150 mg/kg and 208 mg/L, respectively, but had no effect on urea.     

氮源对低温发酵脐橙果酒挥发性成分的影响

为解决低温发酵周期长的问题,并进一步分析其挥发性成分。通过考察不同氮源质量浓度对低温发酵脐橙果酒酒精度和发酵时间的影响,确定氮源添加量,并采用顶空-固相微萃取-气质联用法(HS-SPME-GC-MS)分析其挥发性成分。结果表明,与未添加氮源的空白组相比,添加DAP 0.4 g/L、硫酸铵1.0 g/L、碳酸氢铵1.5 g/L的脐橙果酒酒精度可提高4.6%~5.3%,缩短发酵时间22%~56%。四种低温发酵脐橙果酒共检测出挥发性成分32种,其中高级醇5种、萜烯类化合物10种、中链脂肪酸2种、高级醇乙酸酯3种、中链脂肪酸乙酯7种、醛酮类5种。添加三种氮源的果酒中,萜烯类和乙酸酯类挥发性成分总含量均大于空白组,中链脂肪酸和乙基酯类挥发性成分总含量均小于空白组。其中,添加磷酸氢二铵的果酒中乙酸酯类挥发性成分总含量最高(1.170 mg/L),添加硫酸铵的果酒中萜烯类挥发性成分总含量最高(11.378 mg/L);与另外两种氮源相比,添加磷酸氢二铵的果酒中乙酸-2-苯乙酯、庚酸乙酯等挥发性成分含量相对更高,添加硫酸铵的果酒中D-柠檬烯、乙酸乙酯、癸酸乙酯等挥发性成分含量相对更高,添加碳酸氢铵的果酒中β-水芹烯、4-萜烯醇、辛酸乙酯等挥发性成分含量相对更高。实验证明了氮源对促进脐橙果酒低温发酵具有明显效果,并对挥发性香气成分含量具有一定的促进作用,为脐橙果酒低温发酵工艺的应用提供了理论依据。     

氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌E.coli TRTH为供试菌株,研究了氮源对L-色氨酸发酵的影响。利用30 L发酵罐进行分批补料发酵试验,确定了最佳有机氮源和无机氮源分别为酵母粉和硫酸铵,进一步确定酵母粉和硫酸铵的最佳用量为1 g/L和10 g/L,最后采用NaOH和氨水混合补料控制发酵液中NH4+浓度在120 mmol/L以下,发酵38 h,菌体生物量和L-色氨酸产量分别达到53.42 g/L和32.6 g/L,实现了大肠杆菌的高密度培养。