出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的研究

为研究芽短梗霉生物合成聚苹果酸的优化工艺条件,采用间歇培养法研究聚苹果酸的发酵过程。测定出芽短梗霉细胞生长和聚苹果酸产物生成曲线,并考察碳源、氮源、CaCO3、pH、摇床转速等因素对聚苹果酸生成的影响,得出出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的优化工艺条件是:葡萄糖120g/L,丁二酸铵3g/L,CaCO330g/L,pH5.5,摇床转速220r/min,温度25℃,发酵培养6d。在此工艺条件下,聚苹果酸的产量达到16.58g/L。聚苹果酸和出芽短梗霉菌体生长呈现一定的相关性。     

氨基酸对出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的影响

本文研究了添加氨基酸对出芽短梗霉A.pullulans CGMCC3337发酵生产聚苹果酸(PMLA)的影响。通过单因素实验和正交实验分别对氨基酸种类及其添加量进行优化。由单因素实验可知:天冬氨酸(Asp)、亮氨酸(Leu)、缬氨酸(Val)和苏氨酸(Thr)对菌体生长和PMLA合成最有利。由正交实验可知:氨基酸的最优组合为(g/L):天冬氨酸(Asp)0.4、亮氨酸(Leu)0.4、缬氨酸(Val)0.4、苏氨酸(Thr)0.4。在最优组合条件下获得的PMLA产量和分子量分别达到了57.89 g/L和8879 u,比未添加氨基酸获得的PMLA产量和分子量分别提高了40.92%和45.20%。      

表面活性剂对出芽短梗霉发酵生产聚苹果酸的影响

探究不同表面活性剂对出芽短梗霉CGMCC3337合成聚苹果酸的影响,并对最佳影响因子的作用机制做初步探究。结果发现,十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)和曲拉通X-100对聚苹果酸的合成有抑制作用;吐温80和吐温60在低浓度时有利于聚苹果酸的合成,最适添加量均为2 g/L;添加吐温80后,聚苹果酸的产量为31.36 g/L,较对照组提高30.5%。     

出芽短梗霉聚苹果酸发酵条件的优化

在5 L发酵罐上,对出芽短梗霉PMLA发酵条件进行了研究,确定出芽短梗霉PMLA发酵的最优条件。由试验结果可知:优化的发酵温度为分阶段调节,即0~24 h设定发酵温度为30℃,24 h以后调节发酵温度为25℃;搅拌转速400 r/min;通风比1∶1.2。在此条件下,出芽短梗霉PMLA发酵获得的最大生物量为38.7 g/L;聚苹果酸产量为45.2 g/L;生产强度为0.38 g/(L·h)和PMLA分子量为8 412 Da。     

基于出芽短梗霉发酵法制备β-聚苹果酸

通过改变出芽短梗霉Aureobasidium pullulans的培养与发酵的工艺条件,实现β-聚苹果酸的生成量和分子量的提高。试验表明,最佳培养条件和培养组分为：100 g/L葡萄糖,35 g/L蛋白胨,2 g/L丁二酸铵,0.1 g/L KH₂PO₄,0.3 g/L MgSO₄·7H₂O,0.5 g/L KCl, 0.05 g/L MgSO₄,20 g/L CaCO₃,0.5 g/L亮氨酸,pH值4.0,发酵温度25℃,培养时间6 d。在该条件下进行发酵培养,β-PMLA的产量提高到24.3 g/L,分子量提高到8 948 Da。     

出芽短梗霉发酵液中聚苹果酸测定方法的比较研究

出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵产聚苹果酸(PMA)的研究近年来受到广泛关注。发酵液中聚苹果酸的测定通常是将聚苹果酸水解成苹果酸后,通过分光光度法(Goodban法)或HPLC法进行测定。本文先对乙醇沉淀法测定聚苹果酸含量进行了研究,发现乙醇沉淀法无法将聚苹果酸选择性地沉淀出来,沉淀物中含有一定量的普鲁兰多糖。因此进一步建立了先乙醇沉淀再分光光度法测定的新方法,即:将乙醇沉淀物重新溶解,经酸水解后再以分光光度法进行测定。试验结果表明,该方法与HPLC法的检测结果比较接近,而且可以免除发酵液中黑色素产生对分光光度法测定的干扰,可以对出芽短梗霉发酵液中的聚苹果酸含量进行准确测定。     

出芽短梗霉的发酵性能研究

就茁霉多糖和蓝色色素的产生,对出芽短梗霉的发酵性能进行了研究。通过对碳源、氮源、pH值、容氧量、发酵时间等影响因素的比较试验,得到了比较理想的发酵条件,为茁霉多糖和蓝色色素的生产与控制提供了参考数据。     

碳源对出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖的影响

原糖发酵生产普鲁兰多糖对于蔗糖的深加工具有重要意义。本研究考察了不同碳源底物对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵生产普鲁兰多糖的影响。结果表明,原糖发酵生产的普鲁兰多糖产量要比白砂糖、葡萄糖和淀粉高16%~53%,且多糖颜色较浅;通过正交试验优化后,发酵培养基的普鲁兰多糖产量可以达到12.39 g/L,多糖转化率可以达到26.65%。     

短梗霉多糖的研究

短梗霉多糖具有巨大的经济价值,本文综述了短梗霉多糖的性质,在食品中的应用,生产菌种的诱变筛选,发酵和提纯工艺.     

透析培养法稳定出芽短梗霉摇瓶发酵条件的研究

以出芽短梗霉色素低产株G58-2为生产菌株,研究了其透析培养下的菌体形态,及普鲁兰多糖摇瓶发酵的最佳条件。结果表明,通过透析培养制备的发酵接种液优于普通培养,在其OD600为0.442,接种龄36h,初始pH7.0,装液量50 mL/250 mL,摇床转速200 r/min条件下培养84 h出芽短梗霉G58-2不仅色素含量低,粗多糖产量可达到4.84 g/100 mL,并且实验稳定性有效提高。     

乳酸代谢通量调控规律的研究

选取了8株嗜酸乳杆菌进行分批发酵培养,分别测定了它们对数生长期乳酸发酵途径中10种相关酶的活性,分析了乳酸的代谢通量,并首次引入数量遗传学方法利用通径分析研究了酶活性对乳酸通量的直接和间接影响,建立了类似于代谢控制系数的决定系数R2(i)。该系数实际上反映了酶对乳酸通量的控制程度,研究结果显示,丙酮酸激酶(R2(PK)=0.3705)、己糖激酶(R2(HK)=0.3053)、磷酸丙糖异构酶(R2(TPI)=0.2733)和乳酸脱氢酶(R2(LDH)=0.2601)对乳酸通量具有相对较高的决定系数,对乳酸通量起主要控制作用;3-磷酸甘油醛脱氢酶(R2(GAPDH)= -0.1320)的决定系数为负值,对乳酸通量具有较为明显的负控制作用。本文首次应用数量遗传学方法研究相关酶对乳酸代谢通量的控制作用,这将为代谢控制分析提供新的思路。     

高产无色素普鲁兰糖突变菌株P1012的选育及发酵性能研究

本研究旨在选育出高产普鲁兰多糖且黑色素分泌缺失的菌株,为普鲁兰的发酵生产提供宝贵的菌种资源。研究采用三种诱变剂(紫外线(UV)、亚硝基胍(NTG)、硫酸二乙酯(DES))对出发菌株茁芽短梗霉P23进行多轮诱变处理。通过从PDA平板上挑选出色素低且黏度大的菌落作为候选菌株,并经红外光谱(FT-IR)分析其胞外多糖的构型。结果筛选出13株候选菌株,其中菌株P1012于PDA平板上培养7 d形成的菌落为白色,96 h发酵液呈乳白色,且吸光值(OD654 nm表示色素的相对含量)达到0.048,其胞外多糖经红外光谱检测可初步分析为普鲁兰多糖,与出发菌株P23相比,菌株P1012主要表现在细胞合成色素上的缺失。发酵培养后,测得普鲁兰产量为28.01 g/L,糖转化率达到56.02%,糖转化率比出发菌株高出28.8%。表明菌株P1012可以作为生产普鲁兰多糖的候选菌株。     

渗透压对酿酒酵母胞内代谢关键酶活性的影响

对耐高渗酵母与普通酿酒酵母在丙酮酸激酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活性特征的差异进行比较分析,建立酶活力测定方法.发现耐高渗酵母在高渗环境的诱导下,其EMP途径、磷酸戊糖途径的关键酶活力都高于普通酿酒酵母.耐高渗酵母具有高活力的乙醇脱氢酶,其能高效地将丙酮酸转化成乙醇.并且三羧酸循环中的关键酶异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶的活性也得到加强.这些酶活力的增强维持了耐高渗酵母在高渗、高酒精环境下的生长需要与能量代谢的平衡.     

聚苹果酸高产菌的筛选与鉴定

从校园周边取样进行了聚苹果酸(Poly malic acid,PMA)高产菌株的分离筛选.经离心管发酵初筛获得了21株产PMA菌株,并初步判断编号Ⅰ-2、Ⅰ-13a、Ⅲ-16菌株的产PMA能力较强,经摇瓶发酵复筛,确定编号Ⅰ-13a菌株的产PMA能力最强,产量达到(43.08±0.36)g/L.通过形态学特征观察和分子...     

小球藻异养合成叶黄素的代谢流量分析

构建了小球藻在异养培养条件下合成叶黄素的代谢网络,并进行了代谢流量分析.分析结果显示,目前用于叶黄素合成的代谢流量较低,如果将其流量增加数倍并不会对小球藻的主要代谢产生明显影响;叶黄素对葡萄糖的最高理论得率远高于目前的实际得率,显示在小球藻异养合成叶黄素的得率方面还有很大的优化提高空间.对关键代谢节点流量分配的分析结果表明,在乙酰辅酶A节点, 绝大部分代谢流量进入了三羧酸循环和细胞物质合成途径,该节点的刚性可能是限制叶黄素产率提高的主要因素.     

基于代谢流量分析的L-谷氨酸发酵过程优化

目的通过构建L-谷氨酸生产菌的代谢网络,依据代谢流分析理论,得到L-谷氨酸生产菌不同发酵时期的代谢流分配;通过对节点及代谢流的分析,为发酵过程控制提供理论指导.方法测定并计算发酵中、后期L-谷氨酸等代谢物的胞外浓度和积累(或消耗)速率;应用代谢流分析方法,通过MATLAB软件线性规划得到发酵中、后期胞内代谢流分布.结果表明在L-谷氨酸发酵过程中,99.84%的葡萄糖进入糖酵解途径.41.66%的碳架进入乙醛酸循环途径,76.35%用于合成L-谷氨酸,CO2固定反应的代谢流量为32.86%与途径分析获得的理想代谢流分布相比,试验测定的CO2固定反应代谢流量偏低,合成L-谷氨酸的代谢流远低于理想代谢流(100%);采用脉冲流加补料方式,控制溶氧量5%左右,发酵液中L-谷氨酸最高产酸达141 g/L.结论根据代谢流分析结果,通过优化发酵过程控制(如流加方式、溶氧水平等)来减少副产物的生成,增强CO4固定反应.降低乙醛酸循环途径的代谢流量,从而显著提高L-谷氨酸的产率.     

基于比较基因组学的Clostridium kluyveri己酸代谢途径关键酶生物信息学分析

对3?株白酒来源重要的己酸生产菌株Clostridium kluyveri（NBRC 12016、JZZ和DSM 555）全基因组信息进行比较基因组学分析,聚焦于己酸代谢途径核心催化酶,发现NBRC 12016的己酸代谢途径未得到有效注释,JZZ的己酸代谢途径核心催化酶酰基辅酶A脱氢酶存在注释错误。进一步对C. kluyveri模式菌株DSM 555己酸代谢途径的关键酶硫解酶ThlA进行生物信息学分析,发现DSM 555携带3 拷贝的ThlA,且具有序列多态性,可能与催化脂肪酸代谢链延长的底物特异性相关。结构分析和分子对接表明,硫解酶ThlA1的底物催化属于氧化还原开关调控机制,并预测了酶的关键催化位点和具体的催化过程。上述分析结果有助于为后续进一步改进菌株的己酸生产性能和更好地应用于白酒酿造提供依据。     

乳酸及其代谢工程生产

乳酸是一种具有重要工业价值的有机酸。在体内,乳酸不仅是一种能源物质,而且可能作为一种信号分子,对维持机体代谢网络的平衡起到了重要作用。本文分析了目前乳酸生产存在的主要问题,介绍了近年来应用代谢工程改进乳酸生产的一些实践,并展望了代谢工程用于乳酸生产的潜能及发展趋势。