琥珀酸对大肠杆菌发酵生产L-色氨酸的影响

以色氨酸生产菌Escherichia coli TRT H为出发菌株,在30 L发酵罐上进行实验,在发酵10 h后随糖外源流加1g/L的琥珀酸,以降低代谢抑制物质的积累量,提高L-色氨酸的产量.实验结果显示:外源流加1g/L的琥珀酸发酵与未流加琥珀酸发酵相比,菌体生物量与L-色氨酸产量分别提高了5.4%和10.0%,乙酸积累量下降了9.5%,糖酸转化率提高了4.0%.这表明外源流加1 g/L琥珀酸发酵可以提高L-色氨酸的产量,降低乙酸的积累量,提高糖酸转化率.     

全营养流加对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响

在谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的过程中,发酵后期菌体活力变弱,副产物增多,是限制L-异亮氨酸产业化的主要因素。研究通过3个阶段全营养流加策略探究最适发酵条件。首先,为解决L-异亮氨酸发酵中后期菌种活力下降的问题,实验通过利用发酵中后期全营养培养基流加策略,使得L-异亮氨酸达到了33.0 g/L。其次,为了解决初始发酵培养基高营养抑制问题,采用低浓度初始发酵培养基偶联发酵过程流加全营养控制策略,L-异亮氨酸达到了36.8 g/L。最后,由于玉米浆的高用量造成发酵染菌、起泡过多及后提取困难等产生的问题,通过清洁氮源丝肽粉等比例替换玉米浆全营养流加实验,使得副产物缬氨酸(valine,Val),亮氨酸(leucine,Leu),丙氨酸(alanine,Ala)分别降低到1.4、0.8、0.5 g/L,比初始降低了82.5%、86.7%和88.9%。通过上述3个阶段全营养流加策略,使得L-异亮氨酸产量提升的同时,副产物生成也得到有效的抑制。     

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%。     

谷氨酸合成途径基因缺失对大肠杆菌发酵L-色氨酸的影响

降低谷氨酸的积累可提高L-色氨酸产量及糖酸转化率。敲除Escherichia coli TRTH中的谷氨酸脱氢酶及谷氨酸合成酶编码基因gdh A、glt B,构建TRTHA(TRTH,Δgdh A)、TRTHB(TRTH,Δglt B),考察gdh A、glt B缺失对L-色氨酸发酵的影响。结果表明,gdh A及glt B缺失能有效降低谷氨酸的积累,但会降低细胞生长及色氨酸合成;培养基中谷氨酸的添加可恢复TRTHA及TRTHB的生长及色氨酸合成能力。在含1 g/L谷氨酸培养基中,利用TRTHB发酵L-色氨酸,L-色氨酸产量(41.23 g/L)及糖酸转化率(15.45%)最高,较TRTH分别提高了10.92%和7.89%;谷氨酸生成量(5.72 g/L)及乙酸积累量(1.73 g/L)分别较TRTH降低了25.23%及提高了10.19%。TRTH和TRTHB代谢流分析结果表明,glt B缺失会降低谷氨酸合成代谢流并提高乙酸合成代谢流;TRTHB的色氨酸合成代谢流(11.4%)较TRTH提高了40.74%。     

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。     

稀土元素对L-酪氨酸发酵的影响研究

目前工业上主要采取微生物发酵法生产L-酪氨酸，此工艺存在生产周期长、糖酸转化率低等问题。因此，该研究以发酵过程中菌体量、L-酪氨酸产量、糖酸转换率以及耗糖速率为指标，通过单因素实验和正交实验探究La³⁺、Ce³⁺、Nd³⁺对L-酪氨酸发酵的影响并最终确定了稀土元素的添加组合，提高了菌体的活力，缩短了延滞期，延长了产酸高峰期。实验结果表明，向L-酪氨酸发酵培养基中添加80 mg/L La³⁺、2 mg/L Ce³⁺、0.3 mg/L Nd³⁺对发酵有利。发酵耗时35 h,缩短了2.2%;最高菌体量达到80.3,提升了10.8%;产酸量达到55.7 g/L,提升了9.7%;糖酸转化率为23.4%,提升了6.4%。验证了添加稀土元素的可行性，为L-酪氨酸大规模工业化生产提供了依据。     

超声辅助细胞转型的谷氨酸发酵工艺

为了进一步提高谷氨酸菌体细胞膜的通透性和谷氨酸产量,采用超声辅助谷氨酸发酵。通过单因素及正交实验研究,确定了最佳超声条件为超声时间50 s、振幅65%、间隔时间5 min,发酵起始,即开始超声处理至发酵8 h,结束超声。在最佳超声条件下进行谷氨酸发酵,菌体OD(600 nm)值为82. 5,提高13. 8%,谷氨酸产量为168 g/L,提高11. 3%,糖酸转化率为68. 2%,提高4. 3%,菌体转型时间由4 h提前至2 h。超声辅助谷氨酸发酵能够达到较好的效果,使发酵过程更加稳定。     

谷氨酸棒杆菌生产L赖氨酸的培养优化和产酸特性研究

在5L发酵罐中利用优化培养基进行了谷氨酸棒杆菌连续培养生产L-赖氨酸的研究。相同发酵条件下,优化培养基和原始培养基中的菌种生物量分别达到8.0g/L和9.3g/L,最快生长速率分别为0.53g/L/h和0.72g/L/h。发酵48h后,优化培养基中的L-赖氨酸浓度、产酸总量和糖酸转化率分别为20.8g/100mL、588.2g和0.713g酸/g糖,和原始培养基相比分别提高了6.1%、2.3%和12.2%。优化培养基显著降低了L-赖氨酸生产的原料消耗,提高了生产效率。      

生物素及膜偶联间歇透析发酵对黄色短杆菌生产L-亮氨酸的影响

生物素作为微生物的生长因子,对生长速率、细胞膜通透性、代谢产物的生成等方面具有重要作用。为提高黄色短杆菌产L-亮氨酸产量,降低副产物生成,在30 L发酵罐水平研究了在培养基中添加20、50、80、120μg/L四种不同质量浓度生物素,对黄色短杆菌产L-亮氨酸的影响。结果表明:培养基中添加50μg/L生物素,黄色短杆菌发酵44 h,L-亮氨酸的产量最高,达到60 g/L,糖酸转化率为22%,副产物L-丙氨酸的质量浓度为8 g/L。在最适生物素浓度下,发酵36 h后,采用膜偶联间歇透析发酵工艺,发酵周期延长至56 h,L-亮氨酸的糖酸转化率为25%,较普通发酵工艺约提高13. 6%,副产物L-丙氨酸的浓度降低约71. 3%,L-亮氨酸的总产量提高了16. 7%。研究结果对提高糖利用率、降低副产物、提高生产效率等方面具有重要意义。     

外源氧载体和前体L-谷氨酸添加策略提高Bacillus subtilis HB-1发酵产γ-聚谷氨酸

为了提高外源L-谷氨酸依赖性菌株枯草芽孢杆菌HB-1产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的能力,采用添加氧载体和前体L-谷氨酸的策略,研究其对菌体生长和γ-PGA产量的影响。摇瓶单因素结果表明,最佳氧载体为聚二甲氧基硅烷(PDMS),在原始培养基中添加体积分数为10%的PDMS,菌体OD600提高了3～5倍;前体L-谷氨酸的最适添加时间为18 h,最适添加质量浓度为10 g/L。在3 L发酵罐扩大培养后,γ-PGA产量提高到45 g/L;在发酵30 h流加碳源和前体L-谷氨酸,γ-PGA质量浓度达到52 g/L。发酵产物经红外,氨基酸分析仪等证实其为多肽类化合物,相对分子质量高达1 000万。     

PH值及底物对副干酪乳杆菌发酵生产苯乳酸的影响

在7.5 L发酵罐中研究pH值及流加苯丙酮酸和葡萄糖对副干酪乳杆菌W2分批发酵产苯乳酸（phenyllacticacid,PLA）的影响。结果表明：发酵液初始pH值、底物葡萄糖和苯丙酮酸对菌体生长和产物产量都有影响。控制发酵液pH值为6.5,采用间歇流加苯丙酮酸及连续流加苯丙酮酸和葡萄糖,发酵36 h后PLA产量分别达到1.148 g/L和2.121 g/L,苯丙酮酸的转化率分别为62.19%和47.2%,与分批发酵相比分别提高41.72%和161.53%。     

谷氨酸温度敏感突变株的驯化及发酵条件研究

利用谷氨酸温度敏感突变株高产甘蔗糖蜜的性能，在甘蔗糖蜜浓度为80g／L的发酵培养基中进行定向驯化。试验结果表明：该驯化方法可有效地提高该菌株的产酸率和糖酸转化率，在优化的发酵条件下，L-谷氨酸的平均产量为126g／L，糖酸转化率61．24％。     

割罐法发酵聚苹果酸的工艺优化

目的:提高聚苹果酸产量,简化工艺,降低成本。方法:通过正交试验确定了优化种子培养基成分及比例。通过摇瓶试验,确定曲拉通的添加时间和添加量。在5 L小罐上进行转速、通气量和pH的单因素试验。通过5 L发酵罐的割罐试验,在葡萄糖浓度低于10 g/L时,将发酵液排出2 L,再将2 L灭过菌的不同浓度的发酵培养基补入发酵罐中继续发酵,确定割罐法的最佳补料成分。结果:得到5 L小罐的最佳转速500 r/min、通气量5.5 L/min、pH控制在4.5。发酵24 h后,加入0.4 mmol/L曲拉通,一批次所得聚苹果酸的总量达到318 g。在处理好的发酵液中加入10%的甲醇,去除杂质普鲁兰后,再继续加入4倍体积的甲醇,得到聚苹果酸沉淀,得率为80.52%。结论:采用上述方法每升发酵液的聚苹果酸产量提高了46.8%,单一批次的发酵时间增加了40 h,产聚苹果酸总量是原来的2.25倍。降低了发酵成本,简化了后提取的工艺,为聚苹果酸的进一步产业化奠定了基础。     

凝结芽孢杆菌13002高密度培养

本实验旨在通过优化培养条件提高凝结芽孢杆菌13002发酵培养液中的菌体浓度,为生产高光学纯度L-乳酸奠定基础。通过单因素实验,最陡爬坡实验,Box-Behnken响应面实验确定凝结芽孢杆菌13002的最优培养基配方和最佳培养条件,并于自动发酵罐中进行高密度分批补料培养。结果表明,最优培养基配方为:葡萄糖20 g/L、细菌学蛋白胨10 g/L、酵母提取粉25 g/L、Na Cl 10 g/L,初始p H6.5。在此优化条件下,以6%的接种量,培养温度45℃,培养至16 h,以0.5 g/（L·h）速率添加补料至结束,最大菌体浓度达5.399 g/L,活菌总数为3.095×10⁹CFU/m L,最终冻干后达0.730×10¹¹CFU/g。      

提高L- 谷氨酸产量的后期发酵工艺参数研究

以谷氨酸生产菌S9114 为供试菌株,利用50m3 发酵罐研究了L- 谷氨酸的发酵过程,确定发酵后期产酸速率过低是影响L- 谷氨酸产量的主要原因。优化发酵工艺的参数以提高L- 谷氨酸后期发酵的比产酸速率,结果表明：采用溶氧控制的葡萄糖流加方式,控制发酵后期的pH 值,在发酵的适当时期流加一定量的生物素和KCl 等措施可有效提高L- 谷氨酸的后期产酸水平。在最优条件下,单罐最高产量可达148g/L,糖酸转化率为60.5%。     

以废弃毕赤酵母为高效氮源强化丁酸发酵生产

为有效利用固态废弃毕赤酵母,高效发酵生产丁酸,建立了以80 g/L玉米淀粉为基础培养基、以废弃毕赤酵母处理液为高效有机氮源,连续补加葡萄糖的丁酸发酵工艺。7 L厌氧发酵罐下,发酵20h,先以1∶4的比例添加250~400 g/L规格的废弃酵母处理液替代昂贵的发酵用复合培养基,再连续补加葡萄糖浓缩液。最终的丁酸质量浓度为45 g/L、得率为40%,丁酸占总酸的比率(butyric acid ratio over total organic acids,B/TA)≥0.90的较高水平。该工艺可以有效地利用来自于废弃酵母处理液中的氨基酸,提高细胞生长速度和浓度,增强丁酸合成所依赖的NADH再生速度,间接改善了丁酸发酵性能。与此同时,实现了废弃生物质的有效利用和资源化。     

两阶段搅拌转速控制策略发酵生产柠檬酸

采用3 L机械搅拌式发酵罐研究黑曲霉发酵生产柠檬酸的培养条件,考察了不同梯度的发酵转速对黑曲霉生长、柠檬酸产量以及残糖的影响。结果显示,在固定控制条件下,固定转速500 r/min时发酵情况最好,产酸均达到12.9 g/dL,糖酸转化率为86%,生物量为42.6 g/L。根据实验结果进行了两阶段转速控制发酵,结果产酸为14 g/dL,转化率94.6%。在此基础上进行了分批补料发酵优化,与两阶段搅拌转速控制分批发酵相比,柠檬酸产量(17.2 g/L)提高了22.8%,糖酸转化率(95.5%)提高了2.2%。     

甘蔗糖蜜发酵生产谷氨酸的研究

研究了以甘蔗糖蜜为原料,采用温度敏感型突变株发酵生产L-谷氨酸的补料分批发酵工艺条件.结果表明,优化条件下,在10L自控发酵罐中发酵生产L-谷氨酸的平均产量为125g/L,糖酸转化率为60.14%.     

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。     

玉米秸秆糖化液发酵纤维燃料体系优化研究

研究了嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)P-01发酵玉米秸秆糖化液生产纤维乙醇的体系。在原料酶解时用磷酸缓冲液(pH4.8、0.0667mol/L KH2PO4-Na2HPO4溶液),更适合P-01发酵;玉米秸秆糖化液的发酵培养基配方为:酵母膏0.3g/L,蛋白胨0.5g/L,尿素0.2g/L,(NH4)2HPO40.1g/L,吐温800.25mmol/L,聚乙烯醇25mg/L,L-谷氨酰胺0.625g/L,pH5.0;添加油酸对发酵结果的影响不明显;在发酵至36h补料,乙醇最终体积分数为2.05%,比对照(1.54%)提高了33.17%。