肌苷发酵与分离耦合过程优化条件研究

本文研究了肌苷发酵的同时采用离子交换分离发酵产物,并与流加补料结合起来的耦合发酵方法。结果表明,和间歇发酵比较,耦合发酵产苷率提高了78.68％,平均产苷速率提高了65.24％,基质得率提高了56.45％。     

短乳杆菌产胸苷磷酸化酶发酵培养基的优化

胸苷磷酸化酶在核苷类物质合成中具有重要作用,本研究以短乳杆菌为胸苷磷酸化酶生产菌种,对短乳杆菌产胸苷磷酸化酶发酵培养基进行优化。首先通过Plackett-Burman设计筛选出影响短乳杆菌产胸苷磷酸化酶的3个较为重要因素：发酵时间（P=0.030）、接种量（P=0.033）和葡萄糖浓度（P=0.019）。在此基础上采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并利用响应面中心组合设计对影响显著因素进行优化,得到最适培养基组成成分和培养条件为：发酵初始pH 8.0,葡萄糖18 g/L,酵母膏15 g/L,NaCl 7.5 g/L,蛋白胨10 g/L,胸苷15 mmol/L,摇床转速110 r/min,发酵温度38 ℃,发酵时间10.57 h,接种量1.54%。在此优化条件下,短乳杆菌产胸苷磷酸化酶能力得到了很大提高,短乳杆菌胸苷磷酸化酶活从0.400 U/mg湿菌体提高到1.172 U/mg湿菌体,比优化前提高了2.93倍。蛋白质凝胶电泳分析显示经优化后每克湿菌体胸苷磷酸化酶的含量明显高于优化前。     

HPLC同时测定蘑菇中五种核苷类成分含量

本文利用HPLC对9种蘑菇中胞苷、尿苷、肌苷、鸟苷、腺苷等5种核苷类成分进行含量测定。以水为提取剂,甲醇-水为流动相梯度洗脱,采用Supersil ODS2 C_(18)色谱柱(5μm,250 mm×4.6 mm),1.0 mL/min流速,259 nm检测波长,30℃柱温,10μL进样量。在该色谱条件下,胞苷、尿苷、肌苷、鸟苷、腺苷在10～100μg/mL范围内线性关系良好,R0.994。测得9种样品中胞苷、肌苷、鸟苷含量最高为松乳菇,含量分别为159.54 mg/100 g,257.11 mg/100 g,235.79 mg/100 g,尿苷含量最高为杨树蘑,含量为491.24 mg/100g,腺苷含量最高为滑子蘑,含量为207.25 mg/100 g,加标回收率在98.78%～100.57%之间,相对标准偏差在2.31%～3.09%之间。     

积雪草苷与羟基积雪草苷及积雪草苷-B的分离与制备

用反相制备液相色谱法从积雪草总苷中分两步分离得到了高纯度的积雪草苷、羟基积雪草苷和积雪草苷-B。采用YMCODS-AC18制备柱(250mm×50mmID,15μm,Waters),考察了柱温、流动相流速和上样量等对分离的影响,确定了适宜的工艺条件:流动相为甲醇/水(1:1,v/v),柱温30℃,流速50mL·min-1,进样浓度为0.025g·mL-1,进样体积20mL。在该工艺条件下,得到积雪草苷产品纯度为98.8%,收率为99.8%。采用PhenomenxHYperprepC18半制备柱(250mm×10mmID,8μm),水/乙腈(80:20,v/v)作为流动相,柱温30℃,流速3mL·min-1,将YMCODS-AC18制备柱分离得到的羟基积雪草苷部分溶解于50%甲醇水溶液中,进样浓度为0.024g·mL-1,进样体积50μL,分离得到羟基积雪草苷和积雪草苷-B,纯度分别为76.2%和82.3%。本工艺操作简便,分离效率高,产品质量好,为积雪草苷、羟基积雪草苷和积雪草苷-B的制备研究提供了一种新的方法。     

粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸发酵条件的优化

目的优化粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)的发酵条件,提高GABA的产量。方法通过单因素试验和正交试验对产GABA的粪肠球菌HX-3-6发酵条件进行优化,采用Plackett-Burman(PB)试验设计法筛选产GABA的培养基主要影响因素,应用Box-Behnken设计及响应面分析对影响发酵产GABA的主要培养基因素进行优化;用最终优化的配方进行3次验证试验。结果最佳发酵条件为底物浓度30 g/L,起始pH 5.5,发酵时间72 h,温度35℃;PB法筛选出了培养基中有显著效应的4个因素为MnSO4﹒H2O、NaCl、柠檬酸三胺和葡萄糖,经Box-Behnken设计及响应面分析,确定该4个主要影响因素的最佳浓度分别为0.100 785、0.224 459、0.215 355及12.335 95 g/L。3次验证GABA的产量平均可达16.027 g/L,比优化前(11.006 g/L)提高了45.62%。结论优化的粪肠球菌HX-3-6发酵条件和培养基可显著提高GABA产量,为其工业化生产奠定了基础。     

米根霉一步发酵法高效积累L-乳酸的策略

考察了2种米根霉发酵生产L-乳酸方法对L-乳酸合成的影响,基于动力学分析,优化了米根霉一步发酵合成L-乳酸的策略.结果表明,与传统发酵相比,一步发酵法能极大降低米根霉产酸过程的延滞期,提高生产强度,但产物比生成速率大大低于传统发酵法.最优的一步法合成L-乳酸的策略为孢子浓度10~5个/mL,葡萄糖浓度100 g/L,蛋白胨3.0 g/L,培养24 h后,菌体密度不变,发酵液体积减少50%.该条件下,发酵阶段发酵时间缩短至13 h,乳酸产量、生产强度和糖酸转化率分别为60 g/L,4.62 g/(L·h)和0.8 g/g,比传统发酵的时间(48 h)和生产强度[1.19 g/(L·h)]分别缩短72.9%和提高288%,比生成速率和糖酸转化率未降低.     

扩张床吸附分离丙酸耦合维生素B_(12)发酵

采用扩张床吸附丙酸与维生素B12发酵相耦合以解除丙酸对维生素B_(12)发酵的抑制.选用弱碱性阴离子交换树脂330对发酵液中的丙酸进行了扩张床吸附和解吸工艺研究,丙酸浓度10g/L(pH5.0)、树脂量为发酵液体积的1/10、上料流速710mL/min时,湿树脂动态吸附量为57.73mg/g;解吸剂NaOH3mol/L、流速1.32mL/min时,解吸率为93.2%.将此工艺用于发酵过程中丙酸的原位吸附分离,构建了一种新型原位分离发酵系统.通过降低发酵液中丙酸的浓度,有效缓解了丙酸对细胞生长的抑制作用,提高了细胞发酵密度,维生素B_(12)及丙酸产量相对于补料分批发酵分别提高了26.6%和39.4%.     

响应面法优化费氏新萨托菌G5产β-甘露聚糖酶

采用响应面法对费氏新萨托菌G5产β-甘露聚糖酶发酵过程进行优化分析。在单因素实验的基础上选取8个因素,采用Plackett-Burman法进行筛选,确定NaCl和CaCl2浓度对β-甘露聚糖酶产量影响较大。用最速上升实验和中心组合实验进一步优化,利用Design-expert软件进行二次回归分析,得到最适宜发酵培养基配比为：瓜尔胶13.0 g/L,蛋白胨11.0 g/L,酵母粉5.0 g/L,MgSO4 1.0 g/L,KH2PO4 0.5 g/L,NaCl 0.6 g/L,CaCl2 0.6 g/L,pH值为4.0,此时酶产量为采用初始培养基发酵时酶产量的2.5倍。     

响应面优化木糖母液发酵产丁二酸

对产琥珀酸放线杆菌（Actinobacillus succinogenes）GXAS137发酵木糖母液产丁二酸的条件进行优化,探索利用废弃木糖母液合成高附加值丁二酸的可行性。首先通过Plackett-Burman实验设计确定影响丁二酸发酵的显著因子,然后采用最陡爬坡实验逼近各显著因子的最优区域,最后通过Box-Behnken实验设计确定各因子的最优水平。影响木糖母液发酵产丁二酸的显著因子及最优浓度分别为：木糖母液64.75g/L,玉米浆15.71g/L,碱式碳酸镁46.39g/L。在最优发酵培养条件下,丁二酸产量达到38.01g/L,比优化前提高了20.7%,与模型预测值（38.41g/L）基本一致。进一步利用2L发酵罐进行了放大试验,发酵72h丁二酸产量最高可达48.99g/L,较厌氧瓶发酵提高了28.9%,丁二酸得率为0.80g/g总糖。结果表明,采用低价的木糖母液作为底物,可为未来低成本、高效产业化生产丁二酸奠定坚实的基础。     

嗜热L-乳酸高产菌株的选育

采用高糖和平板快速筛选法从各种土壤、草料、温泉水中分离得到89株产乳酸的菌株,经过低糖与高糖的复筛,并结合高效液相色谱进行产物定量与光学纯度的检测,筛选到3株最适生长与发酵温度为50℃和55℃的L-乳酸高产菌S-18、S-32和S-44,该3株菌从100 g/L葡萄糖出发,72 h时产酸能力分别达到75.0 g/L、81.9 g/L 和86.5 g/L,光学纯度分别达到96.3%、96.6% 和97.7%。对其中产量最高的S-44进行离子注入诱变,获得多株高产菌,其中Y-4从200 g/L葡萄糖出发,产酸能力达到178.7 g/L,对糖转化率达到89.4％,为进一步的开发奠定了基础。     

透明质酸生产中生物发酵工艺过程

本文介绍了透明质酸产品的实际用途及其生产中生物发酵的过程。主要阐述了生产过程中的发酵工艺流程,及发酵液在种子培养罐,种子发酵罐,主发酵罐,混料罐以及补料罐中的物理、化学变化和具体操作过程。     

可降解塑料-多聚羟基丁酸的高密度发酵研究

对本实验室选育的合成多聚羧基丁酸的优良菌株华癸根瘤菌M02进行分批发酵和补料分批发酵研究，细胞浓度可以达到62.3g/L，产物PHB含量为45.2g/L,为进一步的中试打下基础。     

谷氨酸发酵过程先进控制

阐述基于工业过程计算机和PLC的谷氨酸发酵过程控制,在若干生化过程理论模型的实际应用具有一定困难的情况下,研究了在发酵过程中对某些生化过程变量的估算方法及相应的先进过程控制策略,对谷氨酸发酵过程的主要控制回路作了介绍。通过对50m3发酵罐实时控制,表明本文所述控制系统的有效性。     

苏云金芽孢杆菌固态发酵条件的优化

利用农产品下脚料作培养基,对菌株Bt HD-1的固态发酵工艺条件进行了优化,确定其发酵的最优条件为:初始含水量60%,pH值7.5～8.0,种子液接种量15%,种龄7 h,固态发酵时间42 h.测定表明最佳发酵条件下产品的毒力效价可稳定在18000 IU·mg-1,超过了国内文献报道的最高发酵水平,同时发酵时间缩短了8 h.     

基于神经网络的发酵时间和最优发酵温度模型

以提高间歇式微生物发酵的产品得率为目标 ,利用BP神经网络和本文提出的傅立叶神经网络 ,提出发酵过程的发酵时间模型和最优发酵温度模型 ;在此基础上 ,提出了针对不同生产批次采用不同的最优发酵温度的新方法 ,此方法使不同生产批次的发酵过程都可以在适合其自身的最优的发酵温度下进行发酵 ,从而提高发酵生产的得率。实践应用表明 ,采用此种生产方案 ,产品平均得率提高 5 %。     

一种改进型外环流气升式反应器及其应用的初步研究

一种改进型外环流气升式反应器,将其应用于从酒精到醋酸一步发酵。通过与普通气升式反应器酒精发酵结果的比较,证明了该改进型气升式反应器在厌氧发酵领域推广应用的可能性。并在此基础上提出进一步改进展望,使其可应用于酒精发酵分离耦合的研究以及作为光生物反应器进行藻类的培养。     

补料发酵生产D-核糖工艺的研究

通过对补料时间、方式和补料液浓度变化(特别是补加氮源)对D-核糖发酵过程影响,确定了D-核糖发酵的补料工艺。按此工艺条件,发酵的时间为72 h,D-核糖的产量93.83 g/L,剩余葡萄糖浓度为4 g/L,转化率为0.284 3 g/g,生产强度为1.303 g/(L.h)。与不补料相比,D-核糖产量提高了95.9%。     

甘蔗固体发酵制乙醇的动力学

报导了甘蔗固体发酵制乙醇的动力学模型,得到了菌体生长、底物消耗和产物生成的动力学方程。该模型与实验结果吻合较好,同时探讨了甘蔗颗粒的大小、发酵温度、含水量等因素对该发酵过程速率的影响,提出甘蔗固体发酵适宜的操作条件。     

西索米星发酵工艺条件的优化

考察了氯化钴、蛋氨酸、磷酸盐和可发酵糖对西索米星分批发酵的影响,优化了西索米星分批发酵工艺条件. 研究表明,初始发酵培养基中添加6~10 mg/L氯化钴或1.0~2.0 g/L蛋氨酸有助于西索米星的合成,蛋氨酸在产物合成前期添加的效果最佳. 高浓度磷酸盐会提高发酵液中淀粉水解酶活力和丙酮酸浓度、降低碱性磷酸酯酶活力和抑制西索米星的合成. 应分段控制发酵液中的磷酸盐浓度,在菌体生长期应控制在3.14 mmol/L以内,在产物合成期应控制在0.10 mmol/L以下. 与分批发酵过程相比,当以麦芽糖或淀粉水解液为补料液、将发酵液中可发酵糖浓度控制在8.5~11.5 g/L时,不论采用变流率还是恒流率的流加发酵方式均有助于大幅度提高西索米星发酵水平.     

山梨醇连续发酵生产山梨糖过程的研究

在工作容积１０立升的发酵罐内进行了山梨醇的连续发酵试验，探讨了工业生产的可能性。通过实验，求得了满足工业生产要求的工艺操作条件，并与分批发酵作比较，连续发酵具有较高的生产能力。实验结果表明，山梨醇连续发酵生产山梨糖具有工业化的前景。