L-色氨酸活细胞在线监控补料发酵工艺研究

研究活细胞在线监控补料发酵对大肠杆菌发酵L-色氨酸的影响。在30L发酵罐上加装活细胞在线监测仪实时检测发酵罐内的活细胞数量,根据活细胞数量进而确定适宜的补糖量。结果表明:采用活细胞在线监控补料发酵策略,可以根据活细胞总量进行适量流加葡萄糖,通过对葡萄糖流加量的有效控制,降低发酵过程乙酸的积累量,发酵32h菌体生物量与L-色氨酸产量分别提高了6.5%、9.62%。乙酸积累量下降了22.45%,糖酸转化率提高了5.7%。发酵过程中流向色氨酸的代谢流增加了3.76%,流向乙酸的代谢流降低了5.9%。采用活细胞在线监控补料发酵工艺可以显著地提高L-色氨酸的产量,降低乙酸的积累量,提高物料利用率,提高糖酸转化率。     

α-酮戊二酸对L-羟脯氨酸产量的影响

微生物合成L-羟脯氨酸时需要α-酮戊二酸的参与,而细胞内α-酮戊二酸的含量有限,限制了L-羟脯氨酸的高效合成。 因此该实 验通过在L-羟脯氨酸发酵过程中外源添加α-酮戊二酸,来考察α-酮戊二酸对发酵菌体生长、L-羟脯氨酸产量、糖酸转化率和代谢流的 影响。 结果表明,α-酮戊二酸对菌体生长有一定的抑制作用,但在一定浓度范围内,外源添加α-酮戊二酸能有效提高L-羟脯氨酸的产量和 糖酸转化率,当随糖流加5 g/L（初始发酵液）α-酮戊二酸时,L-羟脯氨酸产量能够达到最大值62.14 g/L,糖酸转化率为22.37%,与不添加 α-酮戊二酸相比,分别提高了47.85%和13.04%,同时,L-羟脯氨酸的合成代谢流提高了11.98%,副产物乙酸合成代谢流减少了29.42%。     

稀糖分罐发酵对L-色氨酸发酵的影响

为了解决现有L-色氨酸发酵工艺中浓糖补料和中途排料造成的乙酸积累过多和资源浪费等问题,该研究提出一种稀糖分罐 发酵的新工艺。 利用30 L发酵罐考察稀糖分罐发酵对L-色氨酸发酵的影响,在发酵中期（发酵时间为20 h左右）将部分发酵液移至另 一灭好菌的空罐继续进行发酵,并将浓糖替换为稀糖补料。 在稀糖分罐发酵工艺条件下,菌体生物量、L-色氨酸产量、糖酸转化率分 别为44.31 g/L、43.82 g/L、20%,较普通工艺分别提高了5.4%、9.9%和12.36%;乙酸积累量较普通工艺下降65.5%。 避免了料液的浪费, 提高了L-色氨酸产量和糖酸转化率,降低了乙酸积累量,在工业生产方面有一定实用性和推广价值。     

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.     

溶氧对L-羟脯氨酸发酵的影响及其控制

为了研究溶氧对L-羟脯氨酸发酵的影响,分别在不同的溶氧水平下进行发酵实验,通过对菌体生长情况、L-羟脯氨酸产量、糖酸转化率和副产物乙酸积累量的分析,确定L-羟脯氨酸发酵的最佳溶氧控制条件.结果表明:采用分阶段溶氧控制策略,在发酵前期(0~8h)维持溶氧在20%~30%,发酵中期(8~24h)维持溶氧在30%~40%,发酵后期(24~32h)溶氧维持在20%~30%.在此条件下进行L-羟脯氨酸发酵时,L-羟脯氨酸产量和糖酸转化率最高,分别达到45.3g/L和20.7%,并且乙酸积累量较低,仅为1.7g/L.结果表明,分阶段溶氧控制策略既有利于菌体生长,促进产物高效合成,同时又能有效降低副产物乙酸的形成,使整个L-羟脯氨酸发酵过程维持良好的状态.     

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%。     

葡萄糖亚适量流加对谷氨酸棒杆菌产L-异亮氨酸的影响

通过动态调节葡萄糖对谷氨酸棒杆菌的供应速率,解决菌种在发酵产L-异亮氨酸不同时期对葡萄糖消耗能力差异的问题。实验结果表明,以谷氨酸棒杆菌YILM1504为供试菌株,在发酵初始葡萄糖添加量80 g/L、90%最大补糖速率的亚适量补糖工艺下,得到动态补糖速率为0（0～8 h）、5.40～7.47（8～14 h）、7.47～7.00（16～24 h）、7.00～5.20 g/（L·h）（24～40 h）,L-异亮氨酸达到44.32 g/L,糖酸转化率为19.63%。经代谢流对比分析发现,葡萄糖经戊糖磷酸途径和糖酵解途径代谢流之比为0.56,进入Ile的代谢流增强了18.92%,进入缬氨酸、亮氨酸、丙氨酸的代谢流减弱了67.12%、72.21%、30.23%,该方法针对谷氨酸棒杆菌在细胞生长阶段与产酸阶段不同的耗糖能力,提供了精细的补糖速率策略,产酸高峰期明显延长,副产物积累比例得到降低,原料利用率大幅提升。     

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%。     

基于代谢流量分析的黄色短杆菌TK0303合成L-亮氨酸发酵过程的优化

测定并计算了在发酵中后期L-亮氨酸等代谢物的胞外浓度和积累(或消耗)的速率。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及L-亮氨酸合成的理想代谢流分布。结果表明,在L-亮氨酸分批发酵过程中,有98.73%的葡萄糖进入糖酵解途径,仅1.27%进入HMP途径,55.10%的碳架进入TCA循环,25.21%用于合成L-亮氨酸。实验测定的合成L-亮氨酸的代谢流远低于理想代谢流(66.67)。根据代谢流分析结论,文中通过优化发酵过程控制如流加方式、溶氧水平等方面来减少副产物的生成,控制TCA循环代谢流,从而提高L-亮氨酸的产率。实验采用脉冲补料方式,控制溶氧浓度在20%左右,L-亮氨酸最高产酸达到38g/L。     

基于代谢流量分析的黄色短杆菌TK0303合成L-厂亮氨酸发酵过程的优化

测定并计算了在发酵中后期L-亮氨酸等代谢物的胞外浓度和积累(或消耗)的速率.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及L-亮氨酸合成的理想代谢流分布.结果表明,在L-亮氨酸分批发酵过程中,有98.73%的葡萄糖进入糖酵解途径,仅1.27%进入HMP途径,55.10%的碳架进入TCA循环,25.21%用于合成L-亮氨酸.实验测定的合成L-,亮氨酸的代谢流远低于理想代谢流(66.67).根据代谢流分析结论,文中通过优化发酵过程控制如流加方式、溶氧水平等方面来减少副产物的生成,控制TCA循环代谢流,从而提高L-亮氨酸的产率.实验采用脉冲补料方式,控制溶氧浓度在20%左右,L-亮氨酸最高产酸达到38g/L.     

Alcaligenes sp.NX-3产威兰胶的补料分批发酵工艺研究

在7.5L发酵罐上考察了Alcaligenes sp.NX-3产威兰胶的发酵工艺。选用葡萄糖为碳源,通过分析比较不同初糖浓度下的细胞比生长速率和产物比合成速率,进一步研究了不同补料方式对产胶的影响。结果表明,采用分批补糖发酵工艺,威兰胶产量较分批发酵提高了13.6%,而且有效地缩短了发酵周期。在50L发酵罐上进行补料分批发酵放大实验,威兰胶产量高达27.0g/L,葡萄糖转化率由初始的44%提高到54%。     

碳源对L-苏氨酸发酵的影响

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了碳源对L-苏氨酸发酵的产量和糖酸转化率的影响。采用补料分批发酵工艺生产L-苏氨酸,利用氨基酸分析仪测定发酵液中L-苏氨酸的产量。确定了发酵的最佳碳源及其补料方式,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9 g/L,糖酸转化率为47.6%。     

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。     

木糖对L-酪氨酸发酵的影响

目的:为了探究L-酪氨酸发酵生产最佳的诱导方式。方法:首先进行单因素实验确定最佳添加量,然后选择3种不同的木糖流加方式进行5L发酵罐分批补料发酵实验,探究其对大肠杆菌生物量、L-酪氨酸含量、糖酸转化率和代谢副产物的影响。结果:研究发现木糖添加量为30g/L时,采用木糖随流加葡萄糖一起流加的方式,在30h发酵结束时L-酪氨酸含量最高为33.5g/L,生物量最大OD600为76,糖酸转化率最高为17%,乙酸浓度为3.2g/L。结论:木糖添加量为30g/L时,随流加葡萄糖一起流加木糖的方式是生产L-酪氨酸的一种有效诱导方式,为L-酪氨酸高效工业化生产提供了重要参考。     

L-鸟氨酸补料分批发酵的研究

在优化了批式发酵条件的基础上,通过对流加补料方式、补料速度等发酵过程的各种参数,包括产酸率、转化率、发酵周期等进行了研究,优化了L-鸟氨酸补料分批发酵的条件。在最优补料分批发酵条件下,发酵58 h,L-鸟氨酸产量达59.35 g/L,糖酸转化率达37.09%。发酵结果明显优于分批培养。     

拟干酪乳杆菌发酵生产L-乳酸过程中在线生理参数CER和RQ用于指导发酵过程优化

生理参数二氧化碳释放速率(CER)和呼吸商(RQ)对于深入理解生物过程的变化具有非常重要的意义。本研究以拟干酪乳杆菌发酵生产L-乳酸过程为研究对象,解析了发酵过程中CER和RQ变化与细胞生长和代谢之间关系,结果表明,CER与细胞生长速率密切相关,能够有效表征菌体的生长状态,而RQ值能很好地反映过程中代谢途径的变化。将CER和RQ作为在线指导参数,通过分阶段氮源添加策略,使得L-乳酸产率和转化率较原始发酵工艺分别提高了5.9%和3.0%,而且副产物乙酸和乙偶姻的浓度分别下降了31.3%和24.7%。因此,通过生理参数CER和RQ的变化对发酵过程进行优化,能够有效地提高L-乳酸的发酵产量和质量。     

L-缬氨酸高产菌XQ-8补料分批发酵的研究

在分批发酵优化条件基础上,通过对补料分批发酵方式发酵过程的各种参数,包括产酸率、转化率和发酵周期等进行了研究,确定了L-缬氨酸高产菌XQ-8补料分批发酵的最优条件。在最优补料分批发酵条件下发酵72h左右,L-缬氨酸产量达72g/L,糖酸转化率达38%以上,其结果明显优于分批培养。     

L-色氨酸混菌发酵工艺

为解决L-色氨酸发酵过程中乙酸、乳酸等抑制性副产物积累对对菌体活力和色氨酸积累造成抑制的问题,利用2株色氨酸生产菌,即大肠杆菌TRTH和谷氨酸棒杆菌TQ2223进行混合发酵,利用谷氨酸棒杆菌代谢大肠杆菌产生的乙酸、乳酸等副产物,降低乙酸等副产物对大肠杆菌发酵的负面影响。通过单因素试验确定了混菌发酵的最佳接种间隔时间为14 h,谷氨酸棒杆菌TQ2223接种量为7. 5%,培养温度为36℃,p H 7. 0。在最佳工艺条件下进行了30 L发酵罐小试验证,结果显示,与普通发酵工艺相比,混菌发酵工艺的乙酸积累量减少84. 8%,乳酸积累量减少82. 9%,L-色氨酸产量提高13. 6%,糖酸转化率提高19. 1%。为发酵法高效生产L-色氨酸提供了新方案,为混菌发酵在氨基酸发酵中的应用提供了理论依据。     

低糖流加法生产L-鸟氨酸的优化研究

研究了糖浓度对L-鸟氨酸产生菌（Corynebacterium glutamicum）积累L-鸟氨酸的影响,通过50L发酵罐发酵工艺条件的试验,在合适的外界条件下,确定了该菌种发酵L-鸟氨酸的最佳初糖浓度和补糖方式,在初糖质量浓度为5%～5.5%时,发酵至16h开始连续流加葡萄糖,维持发酵培养基中残糖质量浓度为1.2%～1.8%,经过56h发酵,L-鸟氨酸发酵产酸率58.21g·L-1,糖酸转化率达36.38%。     

L-缬氨酸发酵影响因素的研究

以黄色短杆菌（Brevibacterium flavum）XV0505为生产菌株，研究了发酵培养基和发酵控制条件对L-缬氨酸的产量和糖酸转化率的影响。应用单因素实验确定发酵的工艺条件，利用纸层析-色班洗脱比色法测定发酵液中L-缬氨酸含量。在最优发酵条件下，通过10L罐流加发酵72h，产酸可达53．4s／L．糖酸转化率为26．7％，分别比补料分批发酵提高1l-9％和3．5％。