外置式植物纤维床反应器与膜分离联用的丙酸发酵工艺研究

开发了一种外置式植物纤维床反应器与膜分离联用的丙酸发酵装置,将外置式植物纤维床反应器与中空纤维膜组件相连接,即可实现丙酸的多批次稳定高效生产。实验结果表明,以Propionibacterium freudenreichii CCTCC M207015为生产菌株,葡萄糖做碳源,利用该装置发酵214h(5批次),批次平均丙酸浓度达50.77g·L-1,生产效率达1.19g·L-1·h-1,菌体干重最高达33.85g·L-1,丙酸对葡萄糖转化率和丙酸占总有机酸比例分别为50.77%、79.45%(w/w),均远优于游离细胞与膜分离联用的丙酸发酵装置。     

棒状链霉菌产克拉维酸发酵培养基优化

以克拉维酸生产菌株Streptomyces clavuligerus K6为研究对象,考察了不同氮源对克拉维酸产量的影响,并通过二水平析因实验、快速爬坡实验和响应面法对发酵培养基碳源进行优化。确定最佳氮源为大豆蛋白,最佳发酵培养基碳、氮源配方为:甘油18.19 g·L~(-1)、糊精11.22 g·L~(-1)、三油酸甘油酯30.80 g·L~(-1)、大豆蛋白粉40 g·L~(-1)。在此发酵培养基配方下,克拉维酸产量可达5 220 mg·L~(-1),较出发配方提高58.1%。     

丙酸高产菌株的选育及发酵培养基优化

通过环境压力筛选获得了一株耐受30 g/L丙酸的产酸丙酸杆菌菌株(Propionibacterium acidipropionici WY320),降低了发酵过程中丙酸的反馈抑制作用,采用正交实验设计优化了发酵培养基. 结果表明,发酵培养基最适的玉米浆、酵母膏和(NH4)2SO4浓度分别为60, 10和7.5 g/L. 该条件下,摇瓶培养耐酸菌株的发酵周期为240 h,丙酸产量为49.35 g/L,较优化前提高72.98%,产率为0.21 g/(L×h); 5 L发酵罐培养的发酵周期为168 h,丙酸产量达51.96 g/L,产率为0.31 g/(L×h),较摇瓶培养提高47.62%,优于文献报道水平.     

两性霉素B补料分批发酵工艺优化

为大幅提高产两性霉素B菌株的发酵产抗水平,对外源性短链脂肪酸类前体物质及其添加时机、添加量进行优化,得到了两性霉素B补料分批发酵工艺,即在产两性霉素B菌株发酵培养24～56 h左右,一次性补入2～4 g·L~(-1)(以发酵液总量计)的丙酸钠。该工艺解决了两性霉素B生物合成途径中内酯环形成的关键性因素,大幅提高了产两性霉素B菌株的发酵产抗水平。经15 t生产罐验证,最终实现了连续3批平均放罐效价达10 977μg·mL~(-1)的发酵产抗水平,与采用原发酵工艺的生产罐批相比,放罐效价提高了39.4%。     

玉米浆对大肠杆菌JH-B22发酵产L-丙氨酸的影响

为了进一步降低L-丙氨酸的生产成本,以大肠杆菌JH-B22为发酵菌株,以玉米浆为氮源、葡萄糖结晶废糖液为碳源进行L-丙氨酸的发酵。结果表明,发酵培养基中玉米浆添加量为20g·L~(-1)较为适宜。在玉米浆发酵培养基中进行L-丙氨酸的发酵,L-丙氨酸产量和糖酸转化率分别为54.30g·L~(-1)和90.5%;其L-丙氨酸产量略低于无机盐发酵培养基的56.12g·L~(-1)和LB发酵培养基的56.48g·L~(-1),但玉米浆发酵培养基具有配制更简单、无需额外添加无机盐或者成本较高的酵母粉等优点,可作为L-丙氨酸发酵生产的不错选择。     

微生物转化甘油生产1,3-丙二醇的研究进展

甘油是油裂解和生物柴油生产过程中的主要副产物,生物柴油市场的蓬勃发展将会造成甘油价格的下降。这些甘油-水混合物不用再次处理就可以直接用于微生物发酵。在众多甘油的利用当中,附加值最高的应该是1,3-丙二醇(PDO),利用甘油在厌氧条件下发酵生产PDO与传统工艺相比产物浓度从70～80g/L提高到了100g/L,而且如果用固定化细胞发酵,产率可以从2g/(L·h)提高到30g/(L·h)。综述了微生物转化甘油为1,3-丙二醇的研究进展。     

微生物絮凝剂产生菌的选育及发酵罐放大试验研究

以产微生物絮凝剂的芽孢杆菌DHS-63为出发菌株,采用常压室温等离子体(ARTP)诱变系统进行诱变,经筛选及稳定性分析得到一株遗传稳定的突变株A265,摇瓶发酵絮凝剂产量达到1.08 g·L~(-1),比出发菌株提高12.9%。对该菌株进行发酵罐放大试验,10 L发酵罐絮凝剂产量为1.64 g·L~(-1),发酵时间48 h,比出发菌株缩短了10 h;70 L发酵罐絮凝剂产量为1.55 g·L~(-1),发酵时间44 h,比10 L发酵罐发酵时间缩短了4 h。     

ORP调控对马克斯克鲁维酵母发酵纤维素水解液的影响

采用通气的方式进行氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)调控,研究在添加抑制物条件下Kluyveromyces marxianus 1727-5利用葡萄糖、木糖以及两者混合体系的发酵性能,在此基础上考察了ORP调控策略对玉米秸秆水解液发酵的影响。研究结果表明:在调控ORP策略下,多种混合抑制物对酵母生长代谢造成的损害得以有效改善,细胞活性高,木糖、葡萄糖代谢速率加快。葡萄糖与木糖共发酵时,ORP调控至-150 mV时,葡萄糖发酵时间缩短近30%,木糖醇浓度由3 g·L~(-1)增加到10 g·L~(-1)。ORP调控策略也同样能有效缓解玉米秸秆水解液中较高浓度的多种抑制物对酵母细胞的胁迫,ORP为-100 mV时,相比于对照组,在保持终点乙醇不变的情况下,葡萄糖的发酵时间缩短了22%;木糖消耗由4.88 g·L~(-1)增至10.27 g·L~(-1),木糖醇得率也由0.20 g·g~(-1)提高至0.48 g·g~(-1)。     

重组肺炎克雷伯菌发酵联产3-羟基丙酸和1,3-丙二醇

对表达了高效醛脱氢酶的重组肺炎克雷伯氏菌以甘油为底物生产3-羟基丙酸和1,3-丙二醇的过程进行优化,将发酵过程中补料阶段甘油浓度分别控制为0~10, 10~20, 20~30 g/L,并分3次间歇性补加甘油. 结果表明,发酵过程中补料阶段控制甘油浓度在20~30 g/L,发酵26 h得到47.20 g/L 3-羟基丙酸和43.90 g/L 1,3-丙二醇;而间歇性补加甘油产物得率最高,发酵26 h时3-羟基丙酸和1,3-丙二醇相对甘油的得率分别为0.35和0.38 mol/mol. 3-羟基丙酸和1,3-丙二醇联产可实现辅因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的再生平衡,从而提高碳回收率.     

重组酵母发酵半纤维素水解液生产酒精的研究

玉米秸秆中的半纤维素主要由五碳糖组成,普通的酿酒酵母不能发酵五碳糖。今利用基因重组酵母Sacchromyces cerevisiae ZU-10发酵玉米秸秆半纤维素水解液生产酒精,针对半纤维素水解液中的主要发酵抑制物,研究了硫酸根离子、乙酸、糠醛对重组酵母生长的影响,发现S.cerevisiae ZU-10细胞对SO42·,乙酸和糠醛的耐受浓度分别为5g·L·1、0.25g·L·1和0.08g·L·1。对玉米秸秆半纤维素的水解工艺进行了比较研究,结果表明,玉米秸秆采用1%H2SO4(固液比1:10),在95℃水解12h,其中的半纤维素水解率达到93%,发酵抑制物相对较少。半纤维素水解液经石灰中和、真空浓缩及离子交换处理后,可用于酒精发酵。半纤维素水解液的糖浓度与浓缩倍数及发酵抑制物浓度成正相关,对于重组酵母S.cerevisiae ZU-10,半纤维素水解液的适宜糖浓度为80g·L·1。在此浓度下,接种量1.2g·L·1(细胞干重计)、30℃、厌氧发酵96h,酒精浓度为31.05g·L·1,水解液中的木糖利用率达到95.85%。该研究结果对于促进半纤维素资源的转化利用,加速秸秆酒精的产业化进程具有重要意义。     

乳酸菌发酵甘蔗糖蜜产乳酸的培养条件优化

乳酸是有广泛应用的有机酸,廉价原料是降低乳酸生产成本的重要因素。以实验室前期筛选的植物乳杆菌sy4为出发菌株研究了利用甘蔗糖蜜生产乳酸的培养条件。在确定发酵温度和初始pH后,通过Plackett-Burman实验和中心复合实验优化乳酸发酵条件。结果表明：植物乳杆菌sy4乳酸发酵的最适条件为温度32℃、60h、初始pH 6.5;Plackett-Burman实验表明酵母提取物、糖蜜和碳酸钙是影响乳酸产量的主要因素;中心复合实验得到三因素的最优组合为：酵母提取物13.19g/L、糖蜜476.63g/L和碳酸钙134.82g/L,确定了最适发酵培养基。在此条件下乳酸产量为（145.53±1.24） g/L,与模型预测值147.23g/L接近。本研究为以甘蔗糖蜜为原料生产乳酸提供了技术支持。     

利用甘蔗糖蜜与乳清粉厌氧发酵制备丁二酸

考察了甘蔗糖蜜替代昂贵葡萄糖作为碳源、乳清粉替代大部分酵母粉作为氮源时,对Actinobacillus succinogenes NJ113发酵制备丁二酸的影响。血清瓶厌氧发酵结果证明：对照组（葡萄糖40 g/L）的丁二酸产量仅为26.04 g/L,而以糖蜜为碳源（以总还原糖计算为40 g/L）时,丁二酸产量达到28.27 g/L,比对照组提高了8.57%。在此基础上,以糖蜜为碳源、不同比例的乳清粉和酵母粉为混合氮源发酵制备丁二酸,确定了糖蜜、乳清粉和酵母粉混合使用的最佳浓度分别为40 g/L、8 g/L和2 g/L。此外,在3 L发酵罐体系中添加40 g/L糖蜜、8 g/L乳清粉、2 g/L酵母粉进行发酵试验,实验结果证明：丁二酸终产量达到32.54 g/L,收率达到81.13%。     

拟薄水铝石-海藻酸铝固定化酵母生产乙醇

在原位合成拟薄水铝石中加入酵母和海藻酸钠,搅拌并冷冻后制备固定化酵母,以甘蔗废糖蜜生产乙醇。通过复合材料固定化酵母增殖机理发现,固定化酵母数达4.1×109个/mL,批式发酵中14h消耗了90.5%的总糖;40d连续流动中,稀释率为0.100h-1时,最大载体乙醇产率为52.0g/(L.h)。SEM表征表明,该固定化酵母细胞密度高,孔道结构丰富,利于细胞的繁殖生长和物质传送。乙醇发酵过程彻底,速率快,残糖水平低,原料利用率和发酵醪乙醇质量浓度均超过传统工艺。     

废糖蜜还原浸出低品位软锰矿及其影响因素分析

采用废糖蜜作还原剂,在硫酸介质中直接浸出低品位软锰矿,通过正交实验和单因素实验,考察了反应温度、反应时间、硫酸浓度和废糖蜜浓度等因素的影响,并对浸出机理进行了初步的探讨. 实验结果表明,通过控制浸出工艺条件,可获得较高的Mn浸出率和较低的Fe, Al浸出率. 由于废糖蜜中胶体等物质的存在,Mn浸出率高于相同条件下用纯糖作还原剂的结果,但Fe和Al的浸出率不受影响. 相关的浸出影响因素优化为：H2SO4 2.35 mol/L,废糖蜜75 g/L,反应时间2 h,反应温度90℃. 在此条件下,Mn浸出率达到96.7%,而Fe为34.4%,Al仅为25.5%.     

丙酸杆菌的两种固定化细胞反应器发酵生产丙酸及其代谢通量分析

根据构建的费氏丙酸杆菌合成丙酸的生化反应网络,利用代谢通量分析法分析了课题组构建的两种固定化细胞反应器对丙酸发酵的影响.结果表明,固定化细胞发酵可以调节葡萄糖-6-磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸节点处的代谢通量分布,从而最终影响生物量和各种有机酸的合成.与游离发酵相比,两种固定化发酵方式戊糖磷酸途径通最都有显著提高,乙...     

硫酸蒸煮法去除废糖蜜中氯离子的实验研究

利用废糖蜜作还原剂,还原浸出低品位软锰矿,是一种经济环保的还原方法,但废糖蜜中含有一定的氯离子,在实际生产过程中会对电解阳极板产生严重的腐蚀破坏作用。实验通过硫酸蒸煮法去除废糖蜜和再生废水中的氯离子,考察了反应温度、反应时间和硫酸浓度等因素的影响。实验结果表明,在硫酸质量分数为40%~45%、反应时间为2 h、反应温度为80 ℃的条件下处理废糖蜜还原软锰矿,相对浸出率可达91.51%,符合要求。     

Effects of three main sugars in cane molasses on the production of butyric acid with <Emphasis Type="Italic">Clostridium tyrobutyricum</Emphasis>

The effects of three main sugars in cane molasses were investigated systematically to prepare a cost-effective medium for butyric acid bioproduction. Additionally, 30 g/L corn steep liquor was screened out as the suitable nitrogen source. In the batch fermentation of free cells, when 60 g/L glucose was the only carbon source, 21.28 g/L butyric acid was achieved after 30 h cultivation. Similar product concentration, productivity and yield were obtained when 60 g/L fructose was applied. The utilization of sucrose would bring about lower productivity (0.29 g/L·h) and product concentration (18.15 g/L), but the yield of butyric acid/sucrose (0.34 g/g) is almost the same as that from glucose or fructose (0.35 g/g). Finally, the sugar mixture (15 g/L glucose, 20 g/L fructose and 35 g/L sucrose) was employed to produce butyric acid in a fibrous-bed bioreactor (FBB), and 40.11 g/L butyric acid was produced with one simple fed-batch strategy.     

溴乙锭对出芽短梗霉的诱变作用

采用溴乙锭对出芽短梗霉进行诱变,得到一株不产色素的变异菌种BM2—5,液体发酵细胞全部呈酵母态,在以大米酶解葡萄糖为碳源的液体培养基中于27℃、200r·min-1摇瓶培养72h得到白色的普鲁兰粗多糖,最高产量达68．06g·L-1。     

利用甘蔗糖蜜半连续发酵生产琥珀酸

为获得较高的琥珀酸发酵产量和生产强度,对Actinobacillus succinogenes CGMCC1593两级双流半连续发酵甘蔗糖蜜生产琥珀酸的工艺过程进行了研究。通过对一级罐初始总糖浓度、补加培养基体积分数和批次发酵时间等发酵条件的优化,琥珀酸产量较分批发酵36 h提高12.9％,与补料分批发酵结果接近;生产强度较分批发酵和补料分批发酵分别提高111％和114%。