光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸的补料过程优化

为了提高1株光滑球拟酵母(Candida glabrata)高产突变菌株的丙酮酸产量和底物转化率,对发酵过程进行了系统优化。首先,对诱变筛选获得的7株菌株进行发酵验证,确定最佳菌株为C. glabrata 4H2。对种子培养基重要成分及浓度进行优化,确定最佳氮源为大豆蛋白胨,质量浓度为10 g/L。突变菌株在30℃条件下摇瓶发酵52 h,产量达到(48. 56±0. 46) g/L,生产强度为0. 93 g/(L·h),糖酸转化率为0. 46 g/g,比优化前分别提高了25. 0%、52. 5%和43. 8%。基于上述结果,在15 L发酵罐中进行发酵条件优化,确定了以初始葡萄糖质量浓度为80 g/L,当葡萄糖质量浓度剩余55 g/L时,恒速流加70 g/L葡萄糖的补料发酵工艺,最终丙酮酸的产量达到最高,为(86. 63±0. 29) g/L,较摇瓶水平提高了78. 4%,生产强度为1. 07 g/(L·h),糖酸转化率为0. 78g/g。研究表明,发酵过程优化强化光滑球拟酵母生产丙酮酸是一种有效的方法,该研究为进一步提升工业水平丙酮酸发酵性能奠定了基础。     

甘油替代葡萄糖作为碳源生产丙酮酸

光滑球拟酵母是重要的丙酮酸工业生产菌株,主要利用葡萄糖作为碳源生产丙酮酸。该研究以产量大且价格便宜的甘油部分替代葡萄糖并控制碳源组成为80 g/L葡萄糖和20 g/L甘油,摇瓶条件下发酵52 h,丙酮酸产量达到27.6 g/L,在7 L发酵罐上最终丙酮酸产量为61.7 g/L,与碳源为100 g/L葡萄糖的对照条件相比,几乎没有任何变化。由于碳源是培养基的主要成分,用甘油替代葡萄糖可以降低丙酮酸生产的原料成本,减轻由于大量生物柴油合成造成的甘油产能过剩问题。     

富硒酵母发酵工艺的优化

以富硒酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）SY2为发酵菌种,利用5 L发酵罐培养富硒酵母。以富硒酵母生长及硒转化率为评价指标,优化其发酵工艺条件,比较溶氧反馈补料与拟指数补料两种方式对富硒酵母生长、硒转化率等的影响。结果表明,富硒酵母最适发酵条件为：初始pH 5.0,发酵温度30℃,接种量8%,硒添加量30 mg/L,发酵时间24 h。在此优化条件下,富硒酵母生物量为9.8 g/L,硒转化率为77.5%。在拟指数补料方式下,培养周期为34 h,富硒酵母得率为0.252 g/g,硒含量为1 920.5μg/g,硒的转化率为82.7%;在溶氧反馈补料方式下,培养周期为46 h,富硒酵母得率为0.317 g/g,硒含量为1 759.5μg/g,硒转化率为90.1%。结果显示,拟指数补料培养周期短,生产强度、酵母硒含量较高,是适宜补料方式。     

葡萄糖流加方式对黄色短杆菌生产L-亮氨酸的影响

利用30 L发酵罐,研究了黄色短杆菌TK0303生产L-亮氨酸的发酵工艺。考察了初始葡萄糖浓度和发酵过程中3种补料策略(分批间歇流加补料、恒葡萄糖浓度流加补料和DO-在线识别流加补料)对菌体生物量、L-亮氨酸产量、副产物含量及糖酸转化率的影响。最终确定:分批补料发酵的初始葡萄糖浓度为60 g/L,葡萄糖补加采用DO-在线识别流加方式。根据溶氧响应信号的特征反馈控制葡萄糖的流加速率,可实现葡萄糖的限制培养,有效减少了发酵副产物的含量,菌体生物量和L-亮氨酸产量得到显著提高,分别为21.8 g/L和41.3 g/L,且糖酸转化率高达22.4%。     

不同补料发酵方式对重组毕赤酵母高密度培养的影响

目的:研究5L发酵罐中葡萄糖补料方式对重组毕赤酵母高密度培养的影响,为大规模工业化生产奠定基础.方法:葡萄糖分批发酵阶段结束以后,以不同的流加策略流加补料培养基.结果:分批发酵初始葡萄糖最佳浓度为10g/L;采用间歇补料和恒速流加补料方式培养毕赤酵母,发酵结束后菌体细胞干重分别为33.2g/L和41.5g/L,而采用指数流加补料方式,发酵前期和发酵后期控制比生长速率分别为0,20h-1和0.15h-1,发酵结束后菌体细胞干重可达53.4g/L.结论:采用分阶段控制比生长速率的发酵策略,发酵结束后菌体细胞干重远远大于间歇补料和恒速流加补料发酵策略.     

光滑球拟酵母适应进化改善丙酮酸生产

丙酮酸是重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、化妆品、化学生产等工业中。发酵法生产丙酮酸是获得丙酮酸的主要方法之一,为了提高光滑拟球酵母菌的生长和发酵能力,缩短发酵周期,减少生产过程中能量消耗,改善丙酮酸生产性能,选取了一株产丙酮酸的光滑球拟酵母菌3672 CGMCC No0879进行高温适应进化,得到一株相对于出发菌株,能够在40℃生长良好,且葡萄糖代谢率快,丙酮酸产量稳定的耐高温菌株光滑球拟酵母TIB-G90 CGMCC No5434,在40℃条件下发酵24h时,丙酮酸积累量可达到28g/L左右,而出发菌株在30℃条件下需要发酵36h才能达到相同的丙酮酸积累量。     

L-亮氨酸摇瓶补料分批发酵实验

进行了补葡萄糖、补醋酸铵和硫酸铵和全组分补料的摇瓶补料分批发酵实验。实验结果显示,以初始葡萄糖浓度为50g/L,初始醋酸铵和硫酸铵浓度分别为10g/L,于发酵过程第24h起每隔12h分4次补加全组分发酵培养基,摇瓶发酵72h产L-亮氨酸21.32g/L。     

富硒红发夫酵母补料分批培养研究

通过摇床培养实验,研究了红发夫酵母富硒培养的适宜糖浓度和C/N比;通过5L磁力搅拌发酵罐实验,探讨了在第8～32h之间分四次、七次和连续补料分批培养对细胞产量、细胞色素含量和硒含量的影响;结果表明,30.0g/L的葡萄糖浓度、C/N=2.7分别是分批培养时适宜的糖浓度和碳氮比,细胞产量、细胞色素含量和硒含量分别为14.2g/L、589.7、584.2μg/g;与摇床培养相比较,磁力搅拌发酵罐中补料分批培养显著地提高了细胞产量、细胞色素含量和硒含量;在补料培养中,连续补料的结果优于七次补料,七次补料优于四次补料;在10L机械搅拌罐中连续补料培养时,富硒红发夫酵母的细胞产量、色素含量和硒含量分别为26.7、764.3μg/g和1012.5μg/g。。     

响应面分析法优化丙酮酸发酵中维生素水平

报道了几种维生素对光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)TK006以葡萄糖为碳源、硫酸铵为唯一氮源生产丙酮酸的影响。采用Box-Behnken中心组合设计和响应面分析法,并结合SAS统计软件,确定了最优的维生素浓度组合:盐酸硫胺素0.0125mg/L、烟酸9.7mg/L、生物素0.022mg/L、盐酸吡哆醇0.54mg/L,并确证盐酸硫胺素是最重要的影响因素。优化后7L罐中发酵的产量、生产强度和产率分别达到80.51g/L、1.83g/L·h和0.69g/g,比对照提高了44.36%、57.48%和22.78%,达到或高于已报道的同类菌株的国际最佳研究结果。     

补料分批发酵生产谷胱甘肽的研究

考察5L 发酵罐中分批补加葡萄糖对发酵生产谷胱甘肽(GSH)的影响。采用20g/L 初糖质量浓度,在发酵12h 至27h 每隔3h 分别补加22、24、24、24、24g/L 和22g/L 葡萄糖,可以使酿酒酵母在发酵33h 时GSH 质量浓度达到72.49mg/L,细胞干质量浓度达到28.52g/L,分别为初糖20g/L 分批培养方式的2.86 倍和4.93 倍。补料分批发酵可以明显促进酿酒酵母生长和提高GSH 的合成。     

耐氨米根霉的分批补料发酵及发酵动力学初探

以氨水为中和剂,替代CaCO3,对耐氨米根霉R.oryzaeJS-N0-2-02进行15L自动发酵罐的分批和分批补料发酵及其发酵动力学的初步研究,结果表明,降低起始糖浓度,产酸期补糖可明显提高菌体L-乳酸比生产速率和耗糖产酸能力,提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。在发酵起始时添加1 g/L CaCO3能进一步提高补糖发酵的L-乳酸比生产速率,增强发酵后期菌体耗糖产酸能力,从而进一步提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。发酵结果:起始糖浓度为120 g/L,25h时补糖使最终发酵总糖浓度达137 g/L,发酵培养60 h,L-乳酸产量可达101.8 g/L,纯度97.3%,菌体耗糖转化率76%,比生产速率0.27 g/g.h,残糖降至3 g/L。     

固定化红曲葡萄糖母液流加发酵红曲色素的研究

对固定化红曲(Monascus purpureus)，在生物反应器中流加葡萄糖母液发酵生产红曲色素进行了研究，建立了简单的数学模型控制流加。结果表明：当总葡萄糖母液浓度为150g/L时，以90g/L初始葡萄糖母液开始发酵，当流加因子K=0．0013时，变速流加发酵组的色素浓度比非流加发酵组的色价提高32％。     

高产γ-氨基丁酸富锌乳酸菌的分批及补料发酵研究

以短乳杆菌BS2为研究对象,根据已优化的培养条件,使用15L发酵罐进行分批及分批补料发酵实验,在严格控制条件下观察γ-氨基丁酸(GABA)的生物转化过程,克服摇瓶发酵的不足。采用初始pH值为5,发酵期间不控制pH值的条件下进行分批发酵;而后通过发酵期间控制pH值为5的条件下再次进行分批发酵,GABA含量得到有效提高,而谷氨酸钠和葡萄糖分别在32h和44h基本耗尽;然后采用初始pH值为5,发酵期间控制pH值不变的条件下分别在32h补入谷氨酸钠,44h补入葡萄糖,其中,补加550g/L葡萄糖200mL,630g/L谷氨酸钠200mL。补料发酵时,两者流加速度均为11.1mL/min,流加18min。流加结束后培养基中葡萄糖和谷氨酸钠含量达到18g/L以上,基本达到在初始发酵时的质量浓度,而谷氨酸钠在56h基本耗尽,GABA产量达到22.5g/L,最后在56h第2次补加谷氨酸钠,操作同上,GABA产量在104h达到33g/L以上。     

酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽的研究

以诱变获得的酿酒酵母突变株YF(ZnCl2r,Ethr)为试验菌株,通过摇瓶发酵、发酵罐补料分批发酵,对突变株发酵生产谷胱甘肽进行研究.确定发酵罐分批发酵的最佳培养条件为:温度30℃,pH 6.0,接种量为20%,搅拌转速为150 r/min,通气量为250 L/h.在补料分批操作方式下,分别考察了摇瓶培养、发酵罐培养...     

Effects of pH and dissolved oxygen on cellulose production by Acetobacter xylinum BRC5 in agitated culture

Acetobacter xylinum BRC5 was cultivated in a jar fermentor using glucose as the sole carbon source. Strain BRC5 oxidized almost all of the glucose to gluconic acid; thereafter, it biosynthesized cellulose by utilizing gluconic acid accumulated in the broth. The optimal pH for metabolizing glucose to gluconic acid was 4.0, while a pH of 5.5 was preferred for cell growth and cellulose production from the accumulated gluconic acid in the medium. Shifting the pH from 4.0 to 5.5 during the cellulose production phase in batch cultures improved cellulose production and reduced the total fermentation time, compared to batch cultures at constant pH. In constant fed-batch culture, 10 g/l of cellulose was obtained from 40 g/l of glucose, a yield which was approximately 2-fold higher than in batch culture with the same initial glucose concentration, even without control of the level of dissolved oxygen. The highest cellulose yield was obtained in fed-batch cultures in which the dissolved oxygen concentration was controlled at 10% saturation. Control of pH and dissolved oxygen to optimal levels was effective for improving the production rate and yield of cellulose, to achieve a high cellulose productivity of 0.3 g cellulose/l x h. Approximately 15 g/l of cellulose was considered to be the highest yield obtainable using conventional fermentors because the culture broth then became too viscous to allow satisfactory aeration.     

利用Crypthecodinium cohnii高密度发酵生产DHA的流加策略研究

利用流加策略实现了隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)生产DHA的高密度发酵。根据隐甲藻间歇式发酵的特性,探讨最佳补料时间及流加液中最佳碳氮比,结果表明,在葡萄糖浓度降至4g/L左右时流加碳氮比为30∶1的营养液对隐甲藻的生长和脂肪酸积累最有利。根据以上结果,初始葡萄糖浓度25g/L,采用5d连续发酵多次流加策略,细胞干重达6.37%,DHA产量为4.08g/L。     

Fed-batch coculture of Lactobacillus kefiranofaciens with Saccharomyces cerevisiae for effective production of kefiran

In a batch coculture of kefiran-producing lactic acid bacteria Lactobacillus kefiranofaciens and lactate-assimilating yeast Saccharomyces cerevisiae, lactate accumulation in the medium was observed, which inhibited kefiran production. To enhance kefiran productivity by preventing lactate accumulation, we conducted lactose-feeding batch operation with feedforward/feedback control during the coculture, so that the lactate production rate of L. kefiranofaciens was balanced with the lactate consumption rate of S. cerevisiae. The lactate concentration was maintained at less than 6 g l(-1) throughout the fed-batch coculture using a 5 l jar fermentor, although the concentration reached 33 g l(-1) in the batch coculture. Kefiran production was increased to 6.3 g in 102 h in the fed-batch coculture, whereas 4.5 g kefiran was produced in 97 h in the batch coculture. The kefiran yield on lactose basis was increased up to 0.033 g g(-1) in the fed-batch coculture, whereas that in the batch coculture was 0.027 g g(-1).     

两阶段调控葡萄糖质量浓度强化赤藓糖醇发酵的研究

该研究在5 L发酵罐水平上研究了不同初始葡萄糖质量浓度对解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）JZ-204生长和发酵产赤藓糖醇的影响。结果表明,100 g/L初始葡萄糖质量浓度有利于菌体生长,高初始葡萄糖质量浓度（300 g/L和400 g/L）有利于赤藓糖醇合成。基于此,提出两阶段葡萄糖质量浓度调控策略,即0 h时以初始葡萄糖质量浓度为100 g/L,22 h后通过补加葡萄糖使总糖量达300 g/L进行发酵。结果表明,与分批发酵相比（100 g/L、200 g/L、300 g/L、400 g/L）,采用该调控策略,赤藓糖醇产量达到最高水平92.66 g/L,分别比分批发酵提高了1 347.81%、84.54%、14.66%、7.57%;生产强度达到最高的0.48 g/（L·h）,分别比分批发酵提高了300%、37.14%、29.73%、20.00%。该调控策略为赤藓糖醇的高效发酵合成提供参考。     

前体物质和碳源补加策略对缺陷短波单胞菌发酵生产L-脯氨酸的影响

对缺陷短波单胞菌(Brevndimonas diminut)JNPP-NSS产L-脯氨酸的补料分批发酵条件进行了研究。结果表明,发酵初始添加50 g/L前体物质谷氨酸,以最适初始葡萄糖浓度100 g/L,于35 h以3.0 g/(L.h)的流速补加葡萄糖,使总糖浓度达120 g/L的补碳方式,L-脯氨酸的合成浓度有所提高。发酵结束,L-脯氨酸的终浓度提高到54.40 g/L,底物葡萄糖对L-脯氨酸的转化率达到0.45 g/g。