新型生物絮凝剂REA-11的代谢模型建立与代谢网络分析

利用代谢通量分析方法,对谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum CCTCC M201005分批发酵不同阶段和不同溶氧浓度下的代谢网络模型进行了计算,考察了代谢节点对絮凝剂REA-11合成的影响,并对C. glutamicum生长代谢过程中能量和还原力的产生及消耗问题进行分析.结果发现,磷酸戊糖途径(PP)通量在整个发酵过程中始终维持在较高的水平;REA-11合成通量随溶氧浓度的增加而降低,菌体合成通量则随溶氧水平的增加而增加;ATP通量的增加可以促进菌体生长,而与REA-11的合成呈负相关.     

枯草芽孢杆菌E79分批发酵动力学

基于Logistic和Leudeking-Piret方程,根据分批发酵过程中菌体生长、产物积累、总糖消耗、还原糖消耗及反应体系pH值的变化规律构建枯草芽孢杆菌E79发酵过程中菌体细胞生长、产物合成及基质消耗的动力学模型,应用SPSS11.5软件对数据进行计算与分析,Oirgin 7.5软件经非线性拟合与优化,获得了最佳...     

谷氨酸棒杆菌生物合成L-鸟氨酸的代谢流分析

应用代谢流平衡模型,通过物料衡算和Matlab线性规划的方法得到谷氨酸棒杆菌1009生物合成L-鸟氨酸的代谢流分布与理想代谢流分布.结果表明：在分批培养条件下,生物合成L-鸟氨酸的过程中,有58.6%的C架进入糖酵解途径,41.4%的C架进入戊糖磷酸途径,L-鸟氨酸的产量达到理论最大产率的65.4%;与理论值相比,应降低三羧酸循环的代谢流,同时减少副产物氨基酸和有机酸的生成.     

乳链菌肽补料分批发酵过程动力学模型

针对Lactococcus lactis subsp lctis W28生产乳链菌肽的发酵体系,建立了变体积补料分批发酵生产乳链菌肽的动力学模型,确定了模型参数值.结果表明,改变补料速率后菌体生长、乳酸积累、蔗糖消耗及乳链菌肽合成的模型计算值与实测值的平均相对偏差为4.84%,11.91%,13.17%及3.25%,因此所建动力学模型能较好地反映变体积补料分批发酵生产乳链菌肽的过程.     

瓜氨酸生产相关基因簇在谷氨酸棒杆菌中的组成型表达

构建1种组成型载体并将载体应用在表达瓜氨酸相关基因簇argCJBDF上。通过去除pXMJ19诱导型启动子上游阻遏蛋白lacI基因的方法,构建组成型质粒pXMJ19-lacI,并将谷氨酸棒杆菌中合成瓜氨酸途径的基因簇argCJBDF克隆到改造过的组成型载体中,实现瓜氨酸合成相关基因簇argCJBDF在谷氨酸棒杆菌的组成型表达。结果表明:重组菌在30℃摇瓶发酵72 h后,N-乙酰谷氨酸激酶的酶活达到(0.323±0.015)U/mg,瓜氨酸的产量达到4.33 g/L。成功构建的组成型表达载体,实现了外源基因簇argCJBDF在谷氨酸棒杆菌中的组成型表达。     

生物絮凝剂γ-PGA絮凝性能的研究

目前,以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)为主要成分的生物絮凝剂广泛应用于环保、医药、食品领域.主要考察了γ-PGA的絮凝性能,实验结果表明,γ-PGA絮凝活性较高,热稳定性较高,具有较强的抗pH冲击能力.但其投加量偏大,且对溶解性有机物的去除效率不高,比较适合应用于处理低浓度工业废水以及河流水体的净化.     

三段式谷氨酸棒杆菌发酵生产生物絮凝剂的过程及动力学模拟(英文)

Fermentation of bioflocculant with Corynebacterium glutamicum was studied by way of kinetic modeling. Lorentzian modified Logistic model, time-corrected Luedeking–Piret and Luedeking–Piret type models were pro-posed and applied to describe the cell growth, bioflocculant synthesis and consumption of substrates, with the correlation of initial biomass concentration and initial glucose concentration, respectively. The results showed that these models could well characterize the batch culture process of C. glutamicum at various initial glucose con-centrations from 10.0 to 17.5 g·L?1. The initial biomass concentration could shorten the lag time of cel growth, while the maximum biomass concentration was achieved only at the optimal initial glucose concentration of 16.22 g·L?1. A novel three-stage fed-batch strategy for bioflocculant production was developed based on the model prediction, in which the lag phase, quick biomass growth and bioflocculant production stages were sequentially proceeded with the adjustment of glucose concentration and dissolved oxygen. Biomass of 2.23 g·L?1 was obtained and bioflocculant concentration was enhanced to 176.32 mg·L?1, 18.62% and 403.63%higher than those in the batch process, respectively, indicating an efficient fed-batch culture strategy for bioflocculant production.     

捷安肽素固定化细胞分批发酵过程动力学分析

用Sigmoid模型构建了5 L发酵罐固定化细胞分批发酵生产捷安肽素的非结构动力学模型,并对细胞生长、捷安肽素合成、葡萄糖消耗和总氮消耗的比速率进行了计算与分析.结果表明,Sigmoid模型能较好地拟合固定化细胞分批发酵生产捷安肽素的发酵过程,拟合动力学模型的相关系数R2大于0.971.细胞生长、捷安肽素合成、葡萄糖消...     

过量表达琥珀酸输出蛋白SucE对谷氨酸棒杆菌厌氧生产琥珀酸的影响

谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum ATCC 13032在厌氧条件下通过三羧酸循环还原臂合成琥珀酸。高效地将细胞内的琥珀酸输出到胞外,对琥珀酸的生物合成具有重要意义。本实验以C.glutamicum XZ为出发菌株过表达琥珀酸输出蛋白表达基因suc E。突变株C.glutamicum XZ(p Exhsuc E)的琥珀酸得率提高了7%,生产率提高了19%。通量分析表明,过表达suc E基因后乙醛酸循环的相对通量提高了50%。采用两阶段培养,突变株C.glutamicum XZ(p Exhsuc E)的琥珀酸产量达到518 mmol·L-1,厌氧阶段的比生产率为0.95 mmol g CDW-1·h-1,1 mol glucose的平均得率为1.5 mol。     

不同供氧水平对L-精氨酸分批发酵过程的影响

以钝齿棒杆菌Corynebacterium crenatum SYPA5-5为研究菌株,通过不同摇瓶装液量试验,考察发酵过程中供氧对L-精氨酸合成的影响。作者分别采用发酵动力学模型和代谢流量分析对实验结果进行分析后发现：在发酵前期,高供氧使HMP途径更加活跃,生成大量NADPH促进菌体生长;高供氧控制同样利于L-精氨酸的合成,一方面是由于菌体的高葡萄糖摄入量,另一方面是由于有更多的流量从α-KG流向Arg的前体物质Glu。     

Modelling of the Corynebacterium glutamicum biosynthesis under aerobic fermentation conditions

This work concerns the modelling of the Corynebacterium glutamicum biosynthesis. At the beginning, the impulsive growth model of C. glutamicum under glutamate inhibition is established. According to this model, the analysis of the bioprocess stability is presented. Then, new objective functions are proposed and optimisation of C. glutamicum growth is presented. The results of the optimisation indicate that, although the growth of C. glutamicum is an aerobic process, the maximum of biomass productivity occurs under controlled penetration into the area of aerobic fermentation. Analytical results presented in this work are validated by numerical simulations.     

基于动力学模型的丙酮酸分批发酵温度控制策略

在对不同温度下Torulopsis glabrata分批发酵生产丙酮酸过程进行详尽分析的基础上,建立丙酮酸分批发酵动力学模型,并分析了温度与动力学参数之间的函数关系,提出T.glabrata高产量、高产率和高强度发酵生产丙酮酸的温度控制轨迹：在发酵初始阶段(0～8 h) 控制发酵温度为34℃以维持较高的菌体生长速率和丙酮酸合成速率;发酵中期(8～42 h),逐步将发酵温度降到27℃以获取代谢流强化和细胞衰亡之间的最佳平衡;然后维持27℃至发酵结束以提高细胞后续产酸能力。采用这一最佳温度控制轨迹,丙酮酸产量(89.4 g •L^-1)、对葡萄糖产率(0.76 g •g^-1)和生产强度(1.32 g •L^-1 •h^-1)比30℃恒温发酵分别提高了25.7%、16.9%和48.3%。     

酵母细胞连续发酵过程振荡现象的研究进展

振荡现象在连续发酵过程中普遍存在,本文综述了酿酒酵母连续发酵中不同类型振荡现象的研究进展。一类以乙醇连续发酵过程中参数振荡为代表的特殊振荡现象,普遍存在于工业发酵过程,对发酵系统的稳定运行造成不利影响。本文论述了这类振荡现象产生的机理、调控策略的研究进展及其潜在的应用价值。     

重组大肠杆菌HT02高密度高表达HT-1融合蛋白发酵过程优化

发酵工艺放大是将实验室成果产业化的必要一环,随着发酵规模的扩大,工艺流程也会有相应的调整,导致微生物所处的生长环境以及生长代谢状态的改变,从而影响大体积发酵罐的发酵水平。本文以一株产HT-1融合蛋白的重组大肠杆菌HT02为研究对象,在200 L发酵罐中研究了分批补料培养时菌体生长与HT-1融合蛋白表达的特性,通过采用提前诱导、增加接种量的手段,解决了因增加二级种子培养工艺而导致的200 L发酵罐中HT-1融合蛋白表达水平下降的问题,最终使菌体密度、HT-1融合蛋白表达水平、融合蛋白细胞得率以及融合蛋白体积得率分别达到55.1 g·L^-1、27.4%、0.056 g·(g cell)^-1和3.103 g·L^-1,较工艺改进前发酵水平分别提高了9.8%、23.4%、14.3%和25.2%,实现了在200 L发酵罐中高密度高表达发酵,为HT-1工业化生产提供了指导。     

普那霉素发酵与吸附分离耦合过程动力学

根据S.pristinaespiralis E-71普那霉素发酵过程的代谢特性提出了一个针对产物合成期的普那霉素合成动力学方程,结合液膜-孔扩散理论,建立了描述2.5L通气搅拌发酵罐中JD-1大孔吸附树脂吸附分离原位耦合发酵过程的动力学模型,并获得产物生成速率常数、产物抑制常数及液膜传质和孔内扩散系数。结果表明该发酵-吸附耦合过程动力学模型能较好地描述这一原位分离耦合发酵生产普纳霉素过程。在此基础上,考察了树脂添加量及树脂半径对原位分离耦合发酵过程的影响,结果表明添加JD-1树脂能有效移走发酵液主体相中高达90%的普那霉素,且原位分离效果随树脂粒径减小而增强,在一定范围内随树脂添加量的增加而增强,当添加70g.L-1半径为0.195mm的树脂时,普纳霉素产量达到1.01g.L-1,其中被树脂吸附的高于95%。     

恶臭假单胞菌Pseudo monas JS-01的发酵动力学

利用自动控制发酵设备 ,首先进行分批发酵实验摸索恶臭假单胞菌PseudomonasJS 0 1的生长与代谢的基本规律 ,然后采用补料分批发酵的方法限制生长基质的浓度 ,测定了一系列 (Ci,μi) ,(μj,qij)数据 ,获得了Kc、μmax、α、β等参数的值 ,并且推导出了细胞生长与产物合成的动力学公式 ,从而证明了用Monod方程描述恶臭假单胞菌PseudomonasJS 0 1生长速率与基质浓度关系的合理性 ,并推导出此菌产酶的类型属于生长关联型     

Raney Ni催化剂上苯酚液相原位加氢表观动力学

考察了Raney Ni催化剂作用下,反应条件（温度、压力、空速、苯酚浓度和甲醇与水的配比）对苯酚液相原位加氢反应性能的影响规律。结果表明,较高的反应温度和压力以及较低的液体空速和甲醇含量有利于提高苯酚的转化率和环己醇的选择性,但是苯酚的浓度对反应性能的影响不大。针对该反应体系的动力学研究表明,苯酚原位加氢生成环己醇和环己酮的表观浓度级数α₁和α₂分别为0.93和1.09,β₁和β₂分别为3.82和3.47,表观活化能E_a1和E_a2分别为67.8 kJ•mol^-1和80.2 kJ•mol^-1。将动力学研究结果与各个反应条件对反应性能的影响规律相关联,解释了不同反应条件引起苯酚加氢反应速率以及生成环己醇和环己酮选择性差异的原因。     

地黄中梓醇的超声提取-树脂分离纯化工艺

研究了地黄中梓醇的超声提取-树脂分离纯化工艺。结果表明,超声提取的最佳工艺条件为：提取溶剂采用68%（体积）的乙醇,液料体积(ml)质量(g)比5:1,超声时间36 min。考察了10种大孔树脂对地黄粗提液的分离纯化效果,其中以H103对梓醇的纯化效果最佳。通过实验进一步考察了H103的动态吸附性能,得到分离纯化的最佳工艺条件为：上柱液浓度为6.15 mg·ml^-1,上柱液流速为1.0 ml·min^-1,洗脱剂为75%乙醇,洗脱流速为0.5 ml·min^-1,洗脱体积为3.33 BV（bed volume）。提取、纯化两步操作后梓醇纯度达到62.39％。     

毒砂型高砷金精矿的细菌氧化

通过毒砂型高砷金精矿和单矿物纯毒砂的氧化对比摇瓶试验,发现由于金精矿中黄铁矿的存在促进了矿物的脱砷效率,脱砷速度明显高于纯毒砂。经过10 d和15 d的细菌氧化脱砷,金精矿和毒砂的最终脱砷率分别达到93.90%和64.45%。对毒砂氧化渣的显微镜观察以及XRD衍射分析发现,毒砂颗粒外壁被氧化过程中产生的黄氨铁矾沉淀所覆盖,隔绝了它与外界环境的接触,最终导致了毒砂氧化速度缓慢,脱砷效果不够彻底。