二次接种叠加生物素的谷氨酸发酵工艺研究

由于受到发酵罐溶氧条件的限制,在高浓度生物素的谷氨酸发酵中往往出现产酸与糖酸转化率不协调的现象,针对这一现象,研究了二次接种叠加生物素的谷氨酸发酵工艺。在试验所用的发酵罐中,采用8.0μg/L生物素浓度的培养基作为发酵基础培养,经过一段时间发酵后,接入第二次种子液以及3.0μg/L(发酵液初始体积)的生物素量,通过适当的发酵控制,产酸水平达到139.6g/L,糖酸转化率高达62.80%,单罐谷氨酸产量比一次接种添加8.0μg/L生物素的发酵工艺提高了15.78%。     

基于PB试验和响应面分析法对谷氨酸棒杆菌CN1021发酵培养基优化

通过Plackett-Burman试验,得出糖蜜、玉米浆和豆饼水解液对谷氨酸产量有显著影响,通过最陡爬坡试验和响应面分析法对发酵培养基组成进行优化,得到谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)最适发酵培养基组成为葡萄糖30g/L,玉米浆33.9g/L,豆饼水解液19.9g/L,糖蜜30.6g/L,MnSO40.03g/L,FeSO40.03g/L,MgSO42g/L,K2HPO44.5g/L,生物素(VH)0.3mg/L,硫胺素(VB1)0.3mg/L。通过对模型验证实验,谷氨酸产量实际值为111.33g/L,且较未优化的发酵培养基相比谷氨酸产量提高了22.75%。     

生物素对L-缬氨酸发酵的影响

为研究生物素添加量对谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamate）发酵生产L-缬氨酸的影响,以谷氨酸棒状杆菌XV0505（Leu－＋Ile－＋2-TAr＋α-ABr＋SGr）为供试菌株,考察不同生物素添加量条件下菌体量、耗糖、产酸以及副产物L-丙氨酸的情况,确定了生物素最适添加量为50 μg/L;利用膜偶联透析发酵方式有效解除了发酵生产过程中产生的反馈抑制现象,降低了副产物的产量,提高了L-缬氨酸的转化率及产量。与原单批次发酵的工艺相比,新工艺的最终L-缬氨酸总量达到106.1 g/L,产量提高了47.4%,糖酸转化率提高到34.5%。     

当量生物素控制对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响

以谷氨酸棒杆菌YILM 1504为出发菌,研究了生物素对L-异亮氨酸产量的影响。基于多梯度生物素对比实验及中后期生物素外源添加实验,确定了发酵液中最佳生物素浓度及补料工艺。结果显示:在低浓度生物素发酵液中,最适生物素浓度为45μg/L,此时产酸达到42.5g/L,糖酸转化率达到最高,为13.4%;在大于60μg/L高浓度生物素发酵液中,产酸最高为22g/L,表明高浓度生物素不利于产酸发酵。在5L发酵罐中,初始生物素浓度为30μg/L,18,32,42h分别添加10g/L玉米浆(15μg/L生物素),54h产酸量达到了44.5g/L,比初始生物素浓度为30μg/L,后期不补料产酸量提高了49.8%。     

高山被孢霉生产ARA发酵条件的优化研究

对ARA产生菌高山被孢霉的培养条件进行了研究,通过摇瓶实验考察了碳源、碳氮比、初始pH值、接种量和微量元素等对ARA的影响。结果发现在培养基中使用葡萄糖为碳源,碳氮比维持在40:1~50:1之间,初始pH6,接种量10%,添加VB1 100 mg/L、VB12 0.5 mg/L、生物素0.5mg/L、泛酸钙120 mg/L和谷氨酸1 g/L是较优配方(优化培养基A)。实验同时对比了使用单一氮源及混合氮源对高山被孢霉发酵产ARA的影响,结果发现使用混合氮源更有利于高山被孢霉发酵产ARA,混合氮源得到的ARA产量是使用单一氮源的2倍,且其含量占总油脂的44.5%,在此基础上获得优化培养基B。     

添加ATP和生物素优化ε-聚赖氨酸发酵的研究

以白色链霉菌（Streptomyces albulus）突变株为研究对象,研究不同发酵时间在发酵培养基中添加ATP、生物素对ε-聚赖氨酸产量的影响。结果表明,在发酵36h时添加2mmol/L的ATP的产量比对照组提高了21.88%,达到1.17g/L;在0h、36h添加400μg/L生物素的ε-PL产量分别比对照组提升了30.88%和18.52%;通过进一步正交试验发现,在36h时添加300μg//L的生物素以及2mmol/L的ATP对该白色链霉菌ε-PL产量提升最大,比对照组提高了34.04%,产量达到1.193g/L,说明外源添加ATP和生物素对白色链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸有促进作用。     

维生素对大肠杆菌Escherichia coli.JN8产L-色氨酸的影响

研究了9种维生素对大肠杆菌Escherichia coli.JN8生长及其发酵产L-色氨酸产量的影响,并对发酵培养基中的维生素浓度进行了优化。结果表明,低浓度肌醇和叶酸可显著促进大肠杆菌的生长及L-色氨酸的合成,叶酸和肌醇的最适添加量分别为0.000 2 mg/L和0.2 mg/L;较高浓度的生物素可以明显促进菌体生长及色氨酸的合成,其最适添加量为0.12 mg/L;较低浓度VB6的添加严重抑制色氨酸的合成,当其质量浓度增至0.8 mg/L时,菌体浓度和色氨酸的产量均较对照有显著的提高,分别提高11.8%和27.2%。添加VB5可略微提高色氨酸的产量,最优质量浓度为0.4 mg/L。添加VB1、VB2、VB3和VC虽然对菌体的生长均有较强的促进作用,但对于色氨酸合成却有不同程度的抑制作用。     

灰树花液态发酵转化米糠制备多糖的研究

为提高米糠的利用价值,将米糠作为培养基的主要成分,对灰树花液态发酵转化米糠生产灰树花多糖的培养基组成进行研究。从基础发酵培养基出发,在米糠添加量（1%～5%（wt））、葡萄糖添加量（0.5%～2.5%）单因素试验的基础上,选择葡萄糖添加量（1%～2%）、米糠添加量（4%～6%）和蛋白胨添加量（0.3%～0.5%）三个因素进行L9（34）正交试验,得到了灰树花液态发酵过程中在基础培养基中最优的额外添加物和量为：米糠40～60g/L、葡萄糖15g/L、蛋白胨3～4g/L。得到胞内多糖为281.3mg/100mL,菌丝的平均产量值为1 246.7mg/100mL。试验结果表明,可以米糠为主要培养基成分替代或少用葡萄糖等碳源,以降低成本。     

细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜发酵条件的优化

在发酵培养基中添加γ-聚谷氨酸(γ-PGA),可以制备具有更优性能的细菌纤维素(BC)复合膜.采用响应面分析法优化细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜发酵生产工艺,首先通过Plackctt-Burman试验设计对影响复合膜发酵生产的8个因素进行筛选,得到3个关键影响因子:聚谷氨酸添加浓度,pH和γ-聚谷氨酸的添加时间;然后用最陡爬坡试验逼近响应值的最大区域;最后通过Box-Behnken设计及响应曲面分析确定了各考察因子的最佳取值:葡萄糖25g/L,柠檬酸6g/L,Na2HPO42g/L,γ-聚谷氨酸1.04g/L,γ-聚谷氨酸的添加时间4h,发酵初始pH5.0,温度30℃,发酵周期7d.在优化条件下复合膜的湿重达到61.07g/100mL培养基试验值与预测值误差为-3.05%,较初始培养基复合膜产量提高9 1.32%.     

亚适量法L-谷氨酸发酵培养基的优化

采用单因素和正交试验对亚适量谷氨酸发酵培养基进行了研究。最佳培养基组成为葡萄糖150g/L,玉米浆5.0g/L,磷酸氢二钠2.7g/L,氯化钾1.8g/L,硫酸镁1.2g/L。与初始发酵培养基相比,L-谷氨酸产量从120.3g/L提高到135.6g/L,糖酸转化率从58.6%提高到60.8%,显著提高了发酵水平,降低了综合成本。     

谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸分泌模式初探

在不同初始生物素添加量的条件下进行谷氨酸发酵实验,探讨生物素对谷氨酸棒杆菌分泌谷氨酸的影响机制。实验结果表明:生物素浓度是控制胞内谷氨酸向胞外分泌的关键因素,生物素浓度进入亚适量范围后胞内谷氨酸开始向胞外分泌,名义生物素"亚适量"的浓度范围在1.97～2.29μg/g DCW。在菌体胞内谷氨酸正常向外分泌时添加20μg/L的生物素,谷氨酸正常向外分泌即停止,胞内谷氨酸浓度增加,进一步证明谷氨酸分泌受生物素浓度控制。通过胞内、胞外谷氨酸浓度对比及生物素所起的作用,提出了谷氨酸分泌的一种新的假定模式——"生物素浓度触发式分泌"模式。     

基于响应面法优化谷氨酸棒杆菌发酵条件

该研究以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）P169为研究对象,以谷氨酸产量为主要评价指标,采用单因素试验和响应面法对其发酵条件进行优化,并进行摇瓶和20 L罐分批补料发酵验证。结果表明,谷氨酸棒杆菌P169产谷氨酸的最佳发酵条件为酵母粉41.0 g/L、葡萄糖27.0 g/L、尿素12.0 g/L和pH 7.0。在此优化条件下,谷氨酸产量达25.1 g/L,比优化前（16.5 g/L）提高了52.1%。以此为基料进行20 L罐分批补料发酵,谷氨酸产量达155 g/L,比优化前（142 g/L）提高了9.2%。该研究为提高谷氨酸棒杆菌谷氨酸产量提供了一种技术解决方案。     

B族维生素对枯草芽孢杆菌发酵生产腺苷的影响

为了进一步提高发酵法生产腺苷的效率,该研究以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）XGL为供试菌株,通过单因素试验及正交试验探究VB1、VB3、VB5、VB7、VB12几种关键B族维生素对菌体生长及菌体产苷能力的影响。结果表明,VB1、VB3、VB5、VB7、VB12的最佳添加量分别为6.0 mg/L、5.2 mg/L、6.0 mg/L、2.4 mg/L、5.6 mg/L。此时的菌体生物量（OD600 nm值）、腺苷产量和糖苷转化率分别为74.84、53.66 g/L、33.10%,较原始培养基分别增长了8.00%、19.35%和12.59%,说明B族维生素的这种复合添加量能够较好的提高腺苷的发酵生产能力,为枯草芽孢杆菌发酵法生产核苷类物质的培养基改良提供了一定的依据。     

INTERACTIVE EFFECTS OF SELECTED NUTRIENTS AND FERMENTATION TEMPERATURE ON H2S PRODUCTION BY WINE STRAINS OF SACCHAROMYCES

ABSTRACT

Metabolic interactions between yeast assimilable nitrogen (YAN), biotin, pantothenic acid, and fermentation temperature that affect H₂S production by wine yeast during alcoholic fermentation were examined. Strains of Saccharomyces cerevisiae (UCD 522 and EC1118) were inoculated into a synthetic grape juice medium with H₂S evolution monitored under fermentative conditions. While a number of interactions affected the evolution of H₂S, YAN as a factor by itself was found to be not significant (P > 0.05) for both yeasts examined. Maximal cumulative H₂S production for strain UCD 522 occurred in media fermented at 30C with 60 mg/L YAN, 10 µg/L biotin, and 50 µg/L pantothenic acid while minimum production was observed with 250 mg/L YAN and 250 µg/L pantothenate. Similarly, strain EC1118 produced the most H₂S at 30C, but with 250 mg/L YAN, 0.5 µg/L biotin, and 50 µg/L pantothenic acid and the least in media that contained 250 mg/L YAN and 250 µg/L pantothenic acid.

PRACTICAL APPLICATIONS

“Reduced” off‐odors of wines, primarily associated with sulfur‐containing molecules such as H₂S, continue to be a difficulty facing winemakers worldwide. One strategy for wineries to limit these problems is to add yeast nutrients prior to fermentation, most commonly, nitrogen‐containing compounds such as diammonium phosphate. However, nitrogen deficiency is not always the sole cause for these problems. Rather, the current research suggests the need to consider factors other than nitrogen including availability of biotin and pantothenic acid as well as fermentation temperature in order to minimize these off‐odors.     

Lactobacillus delbrueckii营养条件的研究

研究了L delbrueckiiYJS 2 1的营养要求 ,结果表明 ,L delbrueckiiYJS 2 1缺乏合成L 谷氨酸、L 天冬氨酸、L 色氨酸、L 异亮氨酸的能力 ;生物素、对氨基苯甲酸、硫胺素对L delbrueckiiYJS 2 1生长及产酸有明显的促进作用。同时利用正交设计优化得到了最佳生长因子 :L 谷氨酸 30mg/L、L 天冬氨酸 8mg/L、L 色氨酸 1 2mg/L、L 异亮氨酸 6mg/L、生物素 180 μg/L、对氨基苯甲酸 4mg/L、硫胺素 2 0mg/L。在最适发酵条件下 ,乳酸产量、对糖转化率、乳酸生产率分别为 14 0 3g/L、93 5 %、1 95 g/ (L·h)。     

一种"分瓶"培养与二次接种优化谷氨酸发酵条件的方法

该试验优化了谷氨酸发酵工艺,通过谷氨酸产量的变化寻找细胞由"生长型"转入"生产型"的发酵时间,分时间段与"分瓶"培养并结合二次接种工艺发酵生产谷氨酸,取得较好的发酵结果.最终得到谷氨酸产量113g/L,糖酸转化率58%.     

玉米浆对丁二酸发酵的影响

采用产琥珀酸放线杆菌NJ113为发酵菌种,研究了5种型号的玉米浆(由法国罗盖特公司提供的095K,048K,095E,No.120924和一种国产玉米浆)对丁二酸发酵的影响。研究了095K和No.120924玉米浆替代酵母膏作为廉价氮源的可行性。结果表明,095K玉米浆可以完全替代酵母膏,No.120924的最适替代比例(体积分数)为60%~80%。测定095K玉米浆中氨基酸、维生素和金属离子的含量,并通过正交试验研究了玉米浆中关键组分对丁二酸发酵的影响,得到了6种关键组分(谷氨酸、苏氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、烟酸和生物素)的质量浓度优化组合,与对照组相比,丁二酸产量提高了41.8%。