海藻糖酶应用于谷氨酸发酵的研究

在温敏型谷氨酸发酵生产过程中,需要消耗大量的葡萄糖供菌体生长利用,代谢过程中逐步积累的海藻糖不能被菌体消耗利用,造成发酵成本浪费。为了进一步提高谷氨酸发酵的收率及降低生产成本,通过进行发酵工艺优化,在发酵后期27~28h加入海藻糖酶将海藻糖转化成葡萄糖,供谷氨酸菌体二次利用。经过工艺优化,发酵后期添加海藻糖酶后,发酵产酸17.6g/L,产酸提高了0.6%左右,发酵糖酸转化率提高0.9%左右,温敏型谷氨酸发酵的综合水平有所提高。     

发酵过程控制净增OD值为什么至关重要？

OD值是发酵培养基浓度、色度、菌体量和菌体伸长膨大的一个综合性指标。净增OD则主要是菌体生长量和菌体伸长膨大所致。在谷氨酸发酵过程中,净增OD的控制是一个重要的控制参数,如净增OD太低,说明菌体量少,会导致发酵周期延长;如净增OD太高,说明菌体合成的多,消耗的碳源多,使产酸率和转化率降低;另外,净增OD太高,还有可能是由于生物素含量高,而使菌体不能完成长菌型细胞向产酸型细胞的转化,严重影响发酵产酸;     

发酵过程风量控制系统

在谷氨酸发酵过程，为了维持菌体生理代谢作用，需要不断地从发酵液中摄取溶解氧，溶解氧大小主要足由通风量与搅拌两大因素决定的，两者相比，增加搅拌转速比增加通风量效果更为显著。但在固定搅拌转速的前提下，改变发酵过程中通风量的大小，对谷氨酸发酵有明显的影响，谷氨酸发酵的需氧量较大，在菌体呼吸充足时显示最大的产量，氧满足程度为1．0，在生产中，用调节通风量来调节供氧，控制通风量两头小、中期大，根据菌体生长速度，菌体生长数量，菌体形成变化，耗糖速度，产酸情况，pH变化，成梯形控制升风、降风，发酵前期采用低风量较宜，发酵中期（细胞开始转型至高产酸期）以高风量为宜，发酵后期又应减少通风量，以促进已产生的α-酮戊二酸还原氨基化成谷氨酸，因此，对于发酵的风量管理，存控制系统中，根据发酵所处于的不同阶段，人上没定调节器的给定值，控制仪表自动地改变通风强度，以基本满足菌体生长增殖要求，达到提高产酸的目的。     

影响谷氨酸发酵的关键--发酵过程中菌体生长的同步化

本文根据谷氨酸发酵行业中所面临的发酵产酸率低、糖酸转化率低等问题，提出了发酵过程中菌体同步培养对谷氨酸发酵的影响，重点描述了菌体同步培养的理论基础和方法、细胞同步化程度的测定以及同步化培养在谷氨酸发酵过程中应用展望。     

利用代谢网络模型和线性规划法在线预测谷氨酸发酵中产物浓度

在好氧型的谷氨酸发酵实验中发现，溶解氧（DO）对发酵性能有很大的影响，谷氨酸的生成方式也因此有很大不同：较低的DO水平能够延长产酸期、提高谷氨酸的最终浓度，但是代谢副产物——乳酸也有较大程度的积蓄；而DO水平过高，虽然代谢副产物不会生成积蓄，但菌体消亡过快导致产酸期缩短、谷氨酸的最终浓度降低．同时，谷氨酸的生成方式与发酵过程中摄氧率（OUR）和CO2的释放率（CER）有着非常紧密的关联．作者利用代谢网络模型并结合使用线性规划优化法，通过在线测定OUR和CER，比较准确地在线推定出发酵过程中谷氨酸的质量浓度变化。与传统的非构造式动力学模型相比，上述预测方法具有建模简单、模型物理意义明确、通用性能好等优点，为后续过程的在线控制和优化提供一种全新和有效的途径。     

谷氨酸发酵过程中，菌体形态会发生什么变化？

谷氨酸发酵中菌体先行繁殖,生物素由丰富向贫乏过渡。在发酵7h～10h后,生物素处于贫乏状态,长菌型细胞开始向产酸型细胞转变,通过再度分裂增殖,形成有利于谷氨酸由胞内向外渗透的磷脂合成不足的细胞膜,细胞出现伸长,膨大的异常形态,随之开始产酸。此后,异常形态逐渐增多,产酸速度加快。到发酵16h-20h,生物素基本耗完,完成了谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变,除去了渗透的障碍物,OD值稳定,产谷氨酸量直线上升,直至发酵结束。     

谷氨酸发酵过程中，茵体形态会发生什么变化？

谷氨酸发酵中菌体先行繁殖,生物素由丰富向贫乏过渡．在发酵7h-10h后,生物素处于贫乏状态,长菌型细胞开始向产酸型细胞转变,通过再度分裂增殖,形成有利于谷氨酸由胞内向外渗透的磷脂合成不足的细胞膜,细胞出现伸长,膨大的异常状态,随之开始产酸。此后,异常形态逐渐增多,产酸速度加快。到发酵16h-20h,生物素基本耗完,完成了谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变,除去了渗透的障碍物,OD值稳定,产谷氨酸量直线上升,直至发酵结束。     

谷氨酸发酵过程中,菌体形态会发生什么变化?

谷氨酸发酵中菌体先行繁殖,生物素由丰富向贫乏过渡.在发酵7h～10h后,生物素处于贫乏状态,长菌型细胞开始向产酸型细胞转变,通过再度分裂增殖,形成有利于谷氨酸由胞内向外渗透的磷脂合成不足的细胞膜,细胞出现伸长,膨大的异常状态,随之开始产酸。此     

溶解氧在谷氨酸发酵中的应用

谷氨酸发酵过程主要是菌体生长、转型及代谢产物积累的过程。无论是菌体生长，还是产物积累，溶解氧水平都需控制一个最佳值，才能实现产酸水平及糖酸转化率的最大化，同时又不浪费风源。发酵液中，一方面通风、搅拌产生小气泡向发酵液中传递氧，另一方面菌体吸收利用氧，这就在发酵液中产生了一个动态的溶解氧水平，     

强化供氧对巴氏醋杆菌醋酸发酵及胞内ATP浓度的影响

溶氧对巴氏醋杆菌醋酸发酵有显著影响,但是目前溶氧对醋酸发酵影响的机理尚不十分清楚,文章通过提高搅拌转速,探讨强化供氧对巴氏醋杆菌醋酸发酵影响的机理。研究结果显示:搅拌转速从500r/min增加到700r/min后,胞内ATP浓度提高了302%;乙醇氧化偶联呼吸链产能途径关键酶ADH,ALDH和ATPase酶活性分别提高了40%,60%和56%。当发酵28h时,转速700r/min与500r/min相比菌体浓度提高了37%,产酸量提高了150%,单位菌体产酸提高了84%。由此可知,巴氏醋杆菌菌体生长和醋化乙醇过程中需要消耗大量的溶氧,尤其在16~28h产酸高峰期对溶氧的消耗更大。提高搅拌转速强化供氧可显著提高巴氏醋杆菌乙醇氧化偶联呼吸链产能途径关键酶的活性,强化乙醇氧化产酸和乙醇呼吸链途径产能,为巴氏醋杆菌菌体生长和产酸提供更多的能量,满足菌体快速生长和适应高酸生存环境对能量的需求,提高菌体对醋酸的耐受性,从而提高菌体浓度和产酸速率。     

酿酒酵母工程菌产青蒿酸的发酵动力学研究

以青蒿酸产量为考察指标，在50 L发酵罐中对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）工程菌1211发酵产青蒿酸的溶氧参数进行优化。在此基础上，根据Logistic方程及Luedeking-Piret方程构建酿酒酵母工程菌1211分批发酵产青蒿酸的动力学模型。结果表明，当溶氧参数为25%～30%时，青蒿酸产量最高，为（6 269.6±100.3）mg/L。青蒿酸合成与菌体生长呈现部分生长偶联型。通过Origin 9.0软件对动力学模型进行非线性拟合，发现S. cerevisiae工程菌1211的菌体繁殖生长、青蒿酸合成以及基质消耗动力学模型的拟合度R2分别达到了0.995 85、0.979 04和0.995 48，该动力学模型能够很好的描述S. cerevisiae工程菌1211分批发酵过程。该研究为青蒿酸的低成本发酵及工业化大规模发酵生产提供了理论基础。     

谷氨酸温度敏感突变株CN1021发酵条件的研究

采用温度敏感型菌株强制发酵谷氨酸,不需要控制生物素亚适量,仅需通过物理方式(变换温度)就可完成谷氨酸生产菌由生长型细胞向产酸型细胞的转变,从而避免了因原料的影响而造成产酸不稳定的现象,发酵稳定且粗放,发酵周期短,设备利用率高.     

谷氨酸发酵过程中溶氧控制条件优化

在谷氨酸发酵过程中,溶氧水平是影响发酵的重要因素之一,不同溶氧条件对产物谷氨酸和菌体生成积累影响很大。因此优化发酵过程中的溶氧控制策略,对谷氨酸发酵具有重要意义。通过研究不同溶氧条件下的谷氨酸发酵中谷氨酸生成和菌体生长的变化规律,优化出谷氨酸发酵过程中的溶氧控制条件,提高了谷氨酸产率和转化率。     

比较温度敏感突变株与生物素亚适量法的异同

谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能上的特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透的样式。即完成谷氨酸非积累型细胞（长菌型细胞）向谷氨酸积累型细胞（产酸型细胞）的转变。     

基于代谢网络模型的谷氨酸发酵产酸速率在线预测

建立并简化了谷氨酸棒杆菌S9114生产谷氨酸的产酸期的中心碳代谢网络。利用已经在线测量的菌体的比CO2 生成速率(CER)和比氧消耗速率(OUR)在线预测谷氨酸的生成速率。并将速率进行积分,得到的值与离线测量值进行比较,得到谷氨酸的最终浓度比离线测量的值高17%。     

谷氨酸发酵过程中pH值过高或过低有什么不好？

发酵前期由于幼龄细胞对pH较敏感，如果控制pH过低，菌体生长旺盛，营养成份消耗大，发酵转入正常代谢，长菌不产酸；如果发酵前期pH值过高，虽有利于抑制杂菌生长，但对菌体生长不利，糖代谢缓慢，发酵时间延长。     

超声对谷氨酸棒杆菌发酵L-异亮氨酸的影响

为解决谷氨酸棒杆菌发酵产异亮氨酸适应期较长,菌体细胞膜通透性差,异亮氨酸分泌速率慢的问题,实验通过在发酵罐内安装超声棒,探究超声对谷氨酸棒杆菌整个发酵过程中生物量及产酸的影响。研究从超声周期、超声功率、超声频率、超声时间和超声模式5个方面,探究了菌体生物量及产酸的最优条件。结果表明,使用80 W/L、18 kHz的超声波,在菌体适应期、对数生长期及平稳期分别超声2、6、1 h,超声模式设置为开10 s、停30 s,菌体发酵适应阶段缩短至2 h以内,菌体快速进入对数生长期,且对数生长期从2 h延续到24 h,直至40 h结束菌体活力依旧很强,最终菌体干重达到了41.0 g/L,比未超声提高了74.5%; L-异亮氨酸产量达到了39.0g/L,比未超声产酸量提升了69.6%。超声产生的微扰动有利于细胞增殖,同时产生的机械剪切作用增加了细胞膜的通透性,提高了产酸能力。     

菌体蛋白水解液应用于谷氨酸发酵的研究

谷氨酸菌体蛋白来自温敏型谷氨酸发酵生产废渣,经水解后替代适量豆粕水解液用于温敏型谷氨酸发酵培养基中。通过进行发酵工艺优化,实验结果表明在温敏型谷氨酸发酵培养基中添加一定量的谷氨酸菌体蛋白水解液,发酵的产酸和转化率有显著的提高。经过工艺优化,温敏型谷氨酸发酵培养基组成确定为:淀粉水解糖55g/L,玉米浆20mL/L,谷氨酸菌体蛋白水解液10g/L,豆粕水解液10g/L,糖蜜15g/L,Na2HPO47g/L,KCl 4g/L,MgSO4·7H2O 1.5g/L,MnSO4·7H2O 30mg/L,FeSO4·7H2O 30mg/L,维生素B1350μg/L,维生素H 500μg/L,消泡剂0.1mL/L。在此培养条件下,谷氨酸的产酸率达18g/L,转化率达65%,温敏型谷氨酸发酵综合水平有所提高。     

谷氨酸发酵标准溶解氧水平的确定

在谷氨酸发酵过程中,溶氧水平是影响发酵的重要因素之一。文中通过对发酵过程中不同阶段的溶氧水平对发酵指标的影响比较,确定了谷氨酸发酵的标准溶氧水平,产酸达到12.20mg/mL,残糖量为0.62mg/mL,糖酸转化率达到63.73%,因此,可以利用标准溶解氧参数指导工艺,以达到提高产酸率的目的。     

谷氨酸发酵过程不同溶氧水平产有机酸

运用HPLC法对标准溶氧水平和低溶氧水平谷氨酸发酵液中的α-酮戊二酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸进行了跟踪检测。结果发现,在不同溶氧水平谷氨酸发酵过程中,四种有机酸的变化趋势比较相似,但其浓度有一定差别。产酸期有机酸分泌到胞外;发酵后期琥珀酸和柠檬酸作为碳源被细胞吸收利用,而乳酸较少被吸收到胞内。低溶氧水平发酵液中乳酸的大量积累,耗糖快、最终糖酸转化率偏低。