丙酮丁醇梭菌发酵小麦麸皮生产丁醇

对丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)8016发酵小麦麸皮或麸皮混合其他非粮淀粉质原料生产丁醇进行了研究。实验结果表明,当初始糖浓度为55g/L时,以纯麸皮为底物,发酵终点总溶剂达到21.43g/L,丁醇13.08g/L,糖醇转化率39.57%;以麸皮混合红薯、木薯为底物,发酵终点总溶剂达到22.37g/L,丁醇13.24g/L,糖醇转化率为39.95%,均能达到传统玉米醪发酵丁醇水平。证明小麦麸皮作为一种粮食加工废弃物完全可以替代粮食用于丙酮丁醇发酵。     

基于遗传算法优化BP神经网络的丙酮丁醇梭菌发酵预测模型研究

为了提高丙酮丁醇梭菌发酵过程中生物量浓度预测的精度,以不同发酵时间和葡萄糖浓度下的生物量数据作为训练和测试集,构建BP人工神经网络,并利用遗传算法(GA)的全局搜索能力,优化构建BP人工神经网络权值和阈值,建立GA-BP预测丙酮丁醇梭菌生物量的预测模型.结果表明采用GA-BP算法具有比BP人工神经网络更高的预测精确度和稳定性.     

丙酮丁醇梭菌代谢工程菌的构建及其发酵性能

丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum可以利用葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、纤维二糖等多种底物,发酵糖获得丙酮、丁醇、乙醇等产物,是一种优良的木质纤维素同步糖化发酵菌种。为获得具有更优良发酵性能的木质纤维素发酵菌株,使用代谢工程技术对丙酮丁醇梭菌进行改造。将乙酰乙酰CoA硫解酶基因(thl)的启动子和末端两个同源片段以及醛/醇脱氢酶基因(adhE)的开放阅读框连接到pUC18上,构建成整合型质粒pTAEE,电转化丙酮丁醇梭菌后在红霉素抗性平板筛选转化子。通过PCR扩增及产物序列分析表明,质粒pTAEE中的adhE基因以单交换的方式整合到转化子基因组中,增强adhE的表达。重组菌T4的乙醇得率为2.3%,比野生菌提高了15%,乙醇浓度为0.39 g/L,与野生菌相当;丁醇得率为41.6%,比野生菌提高了69%,丁醇浓度为6.9g/L,比野生菌提高了41%,获得了发酵性能更高的丙酮丁醇梭菌代谢工程菌株。     

perR基因的敲除对丙酮丁醇梭菌摇瓶发酵的影响

为了提高丙酮丁醇梭菌对分子氧的耐受能力,降低厌氧发酵环境,构建了超氧化物阻遏蛋白(PERR)基因敲除的工程菌株。应用Ⅱ组内含子敲除系统,PCR克隆perR-Targetron基因与载体连接构建敲除质粒pSYperR,电转化丙酮丁醇梭菌C.acetobutylicum ATCC 824,PCR筛选验证获得突变菌株C.acetobutylicum ATCC 824-ΔperR,采用摇瓶发酵对其突变菌株进行发酵性能研究。结果表明:静止状态发酵丁醇C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR比C.acetobutylicum ATCC 824丁醇产量提高7.89%,摇床转速为200 r/min时,C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR的丁醇产量是C.acetobutylicum ATCC 824的3.34倍。研究表明,通过Ⅱ组内含子敲除系统,构建的C.acetobutylicum ATCC824-ΔperR在发酵过程中降低了氧分子的伤害,不需要严格的厌氧条件,从而降低发酵成本。     

丙酮丁醇产生菌的筛选、鉴定及其产丁醇性能优化

由于丁醇对生产菌的抑制甚至毒害作用导致丙酮丁醇发酵过程中出现低产物浓度、低产率现象是目前生物法获取丁醇过程中亟待解决的一个关键科学问题。为获得高丁醇耐受性及高丁醇产量生产的菌株,该文采用自行设计的"三明治"筛选方法,从土壤中筛选出4株高丁醇耐受性菌株,其中菌株a914的发酵性能最佳,经P2培养基和木薯粉培养基发酵后其丁醇的产量分别为5.44和3.02 g/L。菌株a914经16S r DNA鉴定其与拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)的同源性高达99%,以及结合菌株a914的生理生化特性最终确定菌株a914为拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)。同时还对菌株a914的发酵性能进行了初步研究,试验结果表明,其最适的木薯粉浓度为80.0 g/L、酵母浸粉浓度为3.0 g/L、碳酸钙添加量为3.0 g/L,在此条件下丁醇和总溶剂产量分别达到6.73和9.83 g/L。     

糖蜜发酵生产丙酮丁醇菌种筛选及其发酵条件的选择

从糖厂污泥中分离出４株厌氧梭状芽孢杆菌,共分别编号为ＣＬＳ．００１,００２,００３,００４。经初筛其ＣＬＳ．００４具有较高的丙酮丁醇发酵力。以它为菌种,用糖蜜作原料进行发酵条件正交试验,选出其发酵的最佳条件：在糖蜜浓度１０～１５Ｂｘ;３５～３８℃;ｐＨ６．８～７．２条件下,总溶剂生成率和糖的利用率分别可达到３０％和８５％以上。     

毛细管气相色谱法分析丙酮和丁醇发酵产物

建立了毛细管气相色谱法,测定丙酮和丁醇发酵产物中丙酮、丁醇、乙醇含量的方法。采用HP-INNO- WAX(19091N-236)毛细管柱(60m×0.251mm×0.50μm),氢火焰离子化检测器(FID),柱温程序升温,以高纯氮作为载气,流速1mL/min,分流比90:1,进样量1.0μL,以内标法定量。在确定的色谱条件下,乙醇、丙酮、丁醇线性关系良好,线性回归系数≥0.9993,平均回收率在99.2%～99.8%,相对标准偏差≤2.50%,最低检测限分别为0.10μg/mL,0.12μg/mL和0.20/μg/mL。该方法简单,灵敏度高,重复性好,结果准确,适合用于丙酮和丁醇发酵产物的检测。     

利用丙酮丁醇发酵废水偶联乙醇发酵的研究

研究以一株从自然环境中分离得到的酿酒酵母GXAS—BT9作为发酵菌株,利用丙酮-丁醇发酵的废液作为乙醇发酵的配浆用水,进行乙醇发酵。结果表明,GXAS—BT9菌株的乙醇发酵产率随着废液比例的升高而增加,使用100％废液作为配浆用水,玉米粉和木薯粉作为原料的乙醇产率分别达到14．27％vol和14．26％vol,比对照分别提高了14．7％和9．6％。将丁醇发酵与乙醇发酵偶联起来,实现了水的循环利用,同时大大减少了污水的排放量。     

原料碳氮比对丁醇发酵两阶段发酵性能的影响

在丙酮丁醇发酵的产酸期和产溶剂期两阶段,向葡萄糖质量浓度固定的培养基中添加不同质量浓度酵母浸粉,比较了不同碳氮比培养下的丙丁梭菌在相应阶段产气、耗糖、产有机酸、发酵相转型和产溶剂等发酵性能的差异。结果表明,在产酸期,适中的碳氮比(46.7~93.4 mol/mol)能够保证菌体以正常速度生长,不至于过分刺激或是抑制有机酸的合成,使发酵顺利完成相转型,有利于缩短发酵周期;在产溶剂期,较高的碳氮比(93.4~186.7 mol/mol)可以有效抑制副产物溶剂丙酮和乙醇的积累,且保持丁醇产量达到12 g/L以上,从而获得较高的丁醇/总溶剂比例。继而再利用玉米粉、木薯粉和豆饼粉3种含碳氮比差异较大的生物质原料进行丙酮丁醇发酵,验证了上述关于原料碳氮比对丁醇发酵各阶段发酵性能影响效应的结论。     

响应面法优化丁酸梭菌发酵培养工艺

采用响应面法对丁酸梭菌生物量的发酵工艺进行优化。在单因素实验的基础上利用Plackett-Burman实验设计筛选出影响菌体数的显著性因素。在此基础上,运用最陡爬坡实验找出CCD实验的中心点,并确定非显著因素最低添加量来降低生产成本。最后通过响应面法分析获得最佳发酵培养基组成成份。结果表明:酵母浸粉、Fe SO4和K2HPO4为影响菌体量的3个显著性因素;可溶性淀粉2%、酵母浸粉6%、Fe SO41.74%、K2HPO40.37%、Na Cl 0.2%、Mg SO40.024%为最佳培养基组合;优化后的菌体数可达1.01×109个/m L,与优化前（2.3×108个/m L）相比,提高至4.39倍。      

沙棘冰酒发酵条件的优化

以自然冷冻的沙棘果为原料,研究沙棘冰酒的发酵工艺。通过单因素试验和正交试验探讨了发酵温度、初始糖度、酵母接种量、发酵时间对沙棘冰酒酒精度和感官评分的影响。结果表明,沙棘冰酒的最优发酵工艺为：发酵温度15 ℃、初始糖度22 °Bx、酵母接种量3%、发酵时间20 d。在此工艺条件下制得的沙棘冰酒酒精度为10.65%vol,感官评分为87.20分,产品具有典型的冰酒品质。     

芽菜酵母菌株的发酵条件优化研究

以前期筛选、驯化的宜宾芽菜酵母菌株GD9为研究对象,在单因素实验的基础上,采用Box-Behnken实验设计和响应面法对该菌株的发酵条件进行优化。结果表明,芽菜酵母菌菌株GD9的最佳发酵条件为:发酵培养时间22h、发酵温度26℃、发酵液pH3.7,在此条件下OD620可达2.05;同时,建立的响应面模型可准确预测不同响应条件下该菌株的生长表达量。      

功能性红曲发酵条件的优化

Monacolin K是红曲霉的一种次级代谢产物,能有效抑制人体内胆固醇的合成。 通过单因素试验确定红曲霉产生Monacolin K 的主要影响因素,并通过正交试验优化红曲霉发酵条件,获得Monacolin K的最大产量。结果表明,最佳固体发酵培养基组成为大米 38.5%,麸皮7.5%,水50%,葡萄糖2.5%,蛋白胨1.5%,pH值为5。最佳发酵条件为红曲霉在30 ℃培养36 h,将获得的种子液接种到固体 发酵培养基,先30 ℃培养3 d,然后在26 ℃培养15 d。在最佳条件下,莫纳可林K的产量为14.05 mg/g。     

粗状假丝酵母产脂肪酶发酵条件的优化

利用粗状假丝酵母发酵生产脂肪酶,通过对粗状假丝酵母胞外脂肪酶发酵过程的培养基和发酵培养条件的优化,得出产脂肪酶的最佳条件:碳源为聚乙烯醇乳化的橄榄油和葡萄糖,氮源为蛋白胨和尿素,酵母浸出液4.5g/L,MgSO4.7H2O0.4g/L,K2HPO43.5g/L;反应温度30℃,培养基初始pH7.0,接种量为10%,摇床转速180r/min,培养24h。在此发酵条件下,发酵液的最高酶活达到12U/mL。     

产黄青霉A4产胞外葡萄糖氧化酶发酵工艺优化

以产黄青霉A4(Penicillium chrysogenum A4)作为葡萄糖氧化酶胞外酶生产菌株,通过单因素和正交设计实验,优化提高酶活的发酵培养基组分。结果表明:最佳发酵培养基成分组合为:碳源(葡萄糖)10%、有机氮源(麦芽浸粉)0.5%、无机氮源(Na NO3)1.7%。在最佳培养基上研究得到的发酵条件为:接种量1 m L、装液量50 m L、培养温度30℃、培养时间6 d。在此条件下,葡萄糖氧化酶活力提高到17.2 U/m L,为初始发酵酶活的17.2倍。      

酪酸菌MYS66发酵条件研究

通过发酵条件研究,得到了菌体最佳培养条件和最佳无机盐添加量。 即发酵培养基组成：玉米粉20 g/L（制成糖化液）,豆粕粉10 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母膏6 g/L,K2HPO4·3H2O 1.0 g/L,KH2PO4 1.0 g/L,MgSO4·7H2O 0.2 g/L,MnSO4·H2O 0.2 g/L,NaHCO3 1.0 g/L, CaCl2 0.2 g/L,NaCl 1.0 g/L;确定最佳发酵条件为初始pH 7.2,培养温度37.0 ℃,接种量4%。 经50 L发酵罐发酵,在发酵32 h时,菌体浓度为2.64×108CFU/mL,芽孢浓度为2.49×108CFU/mL,芽孢率达到94.3%。通过常用抗生素对该菌存活率影响的研究,结果表明,各抗生素对菌株存活率由低到高影响的顺序为硫酸粘杆菌素B＜莫能霉素钠＜盐酸林可霉素＜酒石酸泰乐菌素＜杆菌肽＜磺胺嘧啶＜新霉素硫酸盐＜盐酸金霉素。     

丁酸梭菌淀粉培养基的优化研究

通过对最佳碳源、最佳氮源筛选的单因素实验,SAS软件的辅助下,通过部分因子实验设计(FFD)在培养基的各成分中筛选出对丁酸梭菌生长有利的重要因素,再进行最陡爬坡实验逼近最大响应区域,最后在中心组合实验设计(CCD)下确定最大响应值,并通过验证实验,最后确定丁酸梭菌培养的最佳淀粉培养基为:可溶性淀粉3·0%、硫酸铵1·12%、酵母浸膏3·0%、NaHCO30·1%、MnSO4·H2O0·02%、MgSO4·7H2O0·02%、无水氯化钙0·002%、初始pH7·26;在此培养基中,丁酸梭菌菌体浓度可达2·55×108个/mL。      

桑葚果醋发酵条件的优化

以新鲜桑葚为原料,采用单因素试验和正交试验,研究了以酵母菌、醋酸菌作为发酵菌种进行液体深层发酵从而获得桑葚果醋的最佳工艺条件。试验结果表明,桑葚果汁酒精发酵工艺参数为温度30 ℃、糖度16%、酵母菌接种量15%,在此条件下酒精度为6.3%vol;醋酸发酵最佳条件为温度32 ℃、酒精度8%vol、醋酸菌接种量20%,在此条件下产酸量达为5.13 g/100 mL。