SAM产生菌酿酒酵母HYS98分批发酵动力学研究及应用

在分批发酵过程特征分析的基础上,建立了分批发酵动力学模型并验证了其可靠性.根据所建立的动力学模型,提出了分阶段控制蔗糖和乙醇浓度的策略,据此策略在5 L反应器中发酵40 h,菌体浓度为41.76 g·L-1、SAM胞内含量为84.21 mg·(g DCW)-1、SAM浓度为3.51 g·L-1发酵产率为0.088 g·(L·h)-1,分别比原分批发酵高出13%、20%、36%和22%.     

Actinobacillus succinogenes NJ113产丁二酸过程中的底物抑制

研究了分批发酵条件下以葡萄糖作为底物对产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogene NJ113发酵产丁二酸的影响,针对底物抑制现象,采用变速补料控制发酵罐中葡萄糖浓度的补料分批发酵方式.结果表明,发酵过程中将葡萄糖浓度控制在0～10g/L,以Na2CO3作为pH调节剂,经26h厌氧发酵,消耗60g/L葡萄糖,能积累45.27g/L丁二酸,得率达75.45%,生产强度为1.74g/(L·h),比初始葡萄糖浓度为60g/L的分批发酵周期缩短了18.75%,主产物丁二酸的得率和生产强度分别提高了5.44%和31.82%,副产物甲酸产量有所减少,而乙酸产量有所增加.通过代谢网络中相关酶的酶活分析,解析了补料过程中主副产物的分布.     

溶氧对L-天冬酰胺酶发酵的影响及其控制

目的 探索溶氧对L-天冬酰胺酶发酵过程的影响及其控制方法。方法 通过装液量试验、接种量试验、葡萄糖试验和氧载体试验,考察摇瓶发酵过程中溶氧对L-天冬酰胺酶合成的影响,采用通纯氧自控pH的发酵工艺进行溶氧控制和pH控制。结果 采用通纯氧自控pH的发酵工艺,可延长发酵周期,有效防止菌体过早自溶,大大促进L-天冬酰胺酶的合成,较分批发酵提高产酶83％,达到110u/ml。发酵动力学特性分析表明,该发酵方式L-天冬酰胺酶的合成与菌体生长不相关,控制比生长速率μ为0.15～0.301/h,均有利于L-天冬酰胺酶的合成,可使Qp_(max)达到3922mmol/g.h。结论 溶氧对大肠杆菌L-天冬酰胺酶的合成有严重影响,已建立了控制溶氧的发酵工艺。     

产甘油假丝酵母细胞回用对甘油生产的影响

研究了产甘油假丝酵母细胞回用生产甘油的反复分批发酵。实验结果表明：第一级发酵培养基KH2PO4浓度为0.4 g·L-1,回用培养基的最适KH2PO4浓度为0.1 g·L-1,当上一批次发酵液中葡萄糖浓度降至10 g·L-1以下时,酵母细胞不经洗涤即可回用;经过15个批次的反复分批发酵过程,甘油的平均产量、平均得率和平均生产能力分别达到138.69 g·L-1、60.17%和2.31 g·L-1·h-1,分别比第一级发酵结果增加了15.74%、15.48%和39.16%;但回用至第15次时,菌体出现严重衰退,因此回用周期以12～14次为宜。     

短乳杆菌CGMCC1306pH和温度两阶段控制结合底物补加方式生产γ-氨基丁酸(英文)

Methods to optimize the production of gamma-aminobutyric acid （GABA） by Lactobacillus brevis CGMCC 1306 were investigated. Results indicated that cell growth was maximal at pH 5.0, while pH 4.5 was pref-erable to GABA formation. The optimal temperature for cell growth （35 °C） was lower than that for GABA forma-tion （40 °C）. In a two-stage pH and temperature control fermentation, cultures were maintained at pH 5.0 and 35 °C for 32 h, then adjusted to pH 4.5 and 40 °C, GABA production increased remarkably and reached 474.79 mmol·L-1 at 72 h, while it was 398.63 mmol·L-1 with one stage pH and temperature control process, in which cultivation con-ditions were constantly controlled at pH 5.0 and 35 °C. In order to avoid the inhibition of cell growth at higher L-monosodium glutamate （L-MSG） concentrations, the two-stage control fermentation with substrate feeding strat-egy was applied to GABA production, with 106.87 mmol （20 g） L-MSG supplemented into the shaking-flask at 32 h and 56 h post-inoculation separately. The GABA concentration reached 526.33 mmol·L-1 at 72 h with the fer-mentation volume increased by 38%. These results will provide primary data to realize large-scale production of GABA by L. brevis CGMCC 1306.     

神经网络和粒子群算法优化γ-氨基丁酸发酵培养基的研究

通过进行过的预实验,已知葡萄糖、L-谷氨酸钠和四水硫酸锰这三种发酵培养基成分对乳酸菌产GABA有重大影响.今运用神经网络和粒子群算法,对这三种成分进行了摇瓶发酵优化.首先,通过逐一单因素实验,来确定神经网络建模时三个输入参数的合适取值区域:葡萄糖10～30 g·L-1,L-谷氨酸钠50～80 g·L-1,四水硫酸锰2～20 mg·L-1.然后按照Hybrid设计进行实验,选取11组训练样本来建立人工神经网络模型,得到三种培养基成分浓度和GABA产量之间的关系模型.最后依赖于建立好的ANN模型,由PSO进行全局搜索寻优得到使GABA产量最大时的培养基浓度.在优化后的条件下,GABA积累浓度平均达到(33.42±1.35)g·L-1,较优化前提高96.5%.     

分批发酵及补料分批发酵工艺生产马杜霉素的研究

以马杜霉拉放线菌(Actinomadura yumanense ZU-M3)为生产菌株,在3.7 L发酵罐中对分批发酵和补料分批发酵工艺进行了研究.结果表明,良好的溶氧度是提高马杜霉素发酵水平的重要因素,在分批发酵工艺中,适宜的通气量和搅拌速度分别为0.15 m3·h-1和500 r·min-1,192 h后马杜霉素发酵单位达7984 μg·mL-1.采用分段控制搅拌速度的发酵工艺(0~60 h为300 r·min-1,60~120 h为500 r·min-1,120~192 h为600 r·min-1),更有利于菌体生长和产物生成,马杜霉素发酵单位比固定转速时提高了7.9%.在间歇补料分批发酵工艺中,分10次补加培养基,使碳、氮源的总浓度与分批发酵相同,马杜霉素发酵单位提高到9645 μg·mL-1,比分批发酵提高了15.7%;在连续补料分批发酵工艺中,马杜霉素发酵单位可达10328 μg·mL-1,比间歇补料分批发酵提高了6.0%,比分批发酵提高了29.4%.该研究结果对于抗球虫药物大规模工业化生产具有一定的指导意义.     

Rhizobium sp.N613合成胞外多糖的发酵动力学研究

对Rhizobium sp.N613合成胞外多糖(REPS)的分批发酵过程和发酵动力学进行了研究.应用Logistic方程和Luedeking-Piret方程,得到了描述Rhizobium sp.N613菌体生长、REPS合成和底物消耗的动力学模型.模型反映了该菌株合成REPS分批发酵过程的动力学特征,模型值与实验数据拟合良好.对Rhizobium sp.N613发酵动力学模型和合成REPS的生理学特性进行了分析,优化了合成REPS的发酵工艺,补料分批发酵实验结果表明,REPS产量从8.21 g·L-1提高到 11.31 g·L-1.     

pH值对Clostridium beijerinckii发酵联产丁醇与氢气的影响及其动力学模型

实验考察了p H值对拜氏梭菌Clostridium beijerinckii IB4厌氧发酵产丁醇及氢气的影响.结果表明,氢气与丁醇的发酵均属部分生长偶联型.p H=6.0有利于发酵前期(0~16 h)菌体生长及产氢,但后期代谢受抑制;p H=4.9时会导致菌体生长缓慢及代谢活力下降;p H=5.2时丁醇及氢气产量分别达12.06 g/L和5.76 L/L,比不调控p H值时提高11.87%及15.43%.在此基础上建立了菌体生长、丁醇积累及氢气生成的分批发酵动力学方程,模型拟合度较高,p H=5.2时菌体停止生长后丁醇生成能力系数比对照增加105.45%,最大产氢速率比对照增加7.45%.     

豆粕水解液为氮源细菌厌氧流加发酵生产L-乳酸

采用细菌厌氧发酵法生产L-乳酸,由实验确定了最佳接种量、发酵温度和pH调节剂,考察了初始葡萄糖浓度对L-乳酸生产的影响,确定初始糖浓度为70~90 g/L时得率、产率、最终生物量分别达到92.68 g/g, 3.17 g/(L×h)和8.5′107 mL-1. 为进一步降低L-乳酸生产成本,以豆粕水解液为氮源代替酵母粉,同时应用流加发酵技术,L-乳酸产量、得率、产率及转化率分别达到155 g/L, 95.5 g/g, 1.64 g/(L×h)和96.9%. 在保证L-乳酸最终浓度的同时可降低生产成本,为进一步工业化奠定了基础.     

苏云金芽孢杆菌高浓度液体发酵培养基的优化研究

以葡萄糖和甘油作碳源进行苏云金芽孢杆菌液体发酵,其发酵效果明显优于原实验室优化培养基,680 nm处的吸光度增加了5～6倍,得到的高浓度培养基成分为:胰蛋白胨5.0g·L-1、酵母膏5.0 g·L-1、葡萄糖(或甘油)20 g·L-1、KH2PO4 0.3 g·L-1、Na2 HPO4 1.1 g·L-1、MgSO4·7H2O 1.0 g·L-1、FeCl2·6 H2O 0.02 g·L-1、CaCl20.02 g·L-1、EDTA 0.2g·L-1、微液1 mL·L-1,pH值7.2.用葡萄糖作碳源进行8 L发酵罐小试,发酵过程中菌体生长正常,工业发酵采用此培养基可以大大降低发酵成本.     

E.coli M15 (pQTPL)高效发酵生产酪氨酸酚裂解酶的控制策略

在摇瓶和4 L发酵罐上研究了营养和环境条件对重组菌E. coli M15 (pQTPL)分批发酵生产酪氨酸酚裂解酶(TPL)的影响. 在培养基中添加20 g/L葡萄糖和1.0 g/L玉米浆使TPL酶活提高到63.1 U/g(干重). 在此基础上,维持发酵液中溶氧水平为30%,可使菌体浓度在8 h达到4.78 g/L,酶活为54.6 U/g,比对照组(不控制溶氧)分别提高了21%和31.6%. 采用溶氧反馈调节-限制性补料策略,可使菌体浓度提高到31.5 g/L. 采用两阶段温度和pH控制策略,在发酵前8 h控制pH 7.0、温度37℃,8 h 至发酵结束之间控制pH为8.0、温度为30℃,可使重组菌的TPL酶活达到154.4 U/g,并使TPL在细胞中过量表达,实现了高菌体浓度和高TPL酶活的统一.     

汽爆玉米秸秆脱毒及发酵丁醇工艺的实验研究

研究了不同脱毒方法对汽爆玉米秸秆发酵产丁醇的影响及发酵工艺。实验共考查了十种不同的脱毒工艺路线,结果表明:汽爆玉米秸秆经水洗预处理脱毒后,经酶解、离心去除沉淀物,并补加营养物质是一条较佳的工艺路线。在此基础上,进一步利用单因素实验和正交实验,考察了发酵温度、pH值、接种量、菌种种龄、培养基组成、发酵时间对丁醇发酵的影响,得到较优的丁醇发酵工艺条件为,发酵温度37℃,pH7.0,接种量7%,菌种种龄27h,培养基组成:酵母抽提物1.0g·L-1、KH2PO40.8g·L-1、MgSO4·7H2O 0.1g·L-1、(NH4)2SO42.0 g·L-1、FeSO4.7H2O 0.03g·L-1、尿素2.0g·L-1,发酵时间48 h。在此优化条件下,发酵液中起始糖浓度为50g·L-1时,丁醇的发酵浓度达到了9.42g·L-1。     

60Co γ射线诱变选育聚谷氨酸高产菌株及培养基初步优化

对一株产γ-聚谷氨酸的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis CICC10099)进行了诱变筛选及摇瓶发酵条件的初步优化,以期得到γ-聚谷氨酸高产菌株并进一步提高其产能.实验考察了不同诱变剂量下的菌体的致死率和正突变率,以确定最佳诱变条件.结果表明:60Co γ射线最佳的诱变剂量为200 Gy时,致死率大于90 %,正突变率高达13.3 %.在上述剂量下,经60Co γ射线诱变后分离筛选得到一株高产突变株Bacillus licheniformis S16, 摇瓶实验表明γ-聚谷氨酸的含量达到16.9 g·L-1,较出发菌株CICC10099提高72.4 %.并且采用单因素法初步优化了摇瓶发酵培养基,优化后的培养基组成为:柠檬酸12 g·L-1,甘油80 g·L-1,氯化铵6 g·L-1,L-谷氨酸15 g·L-1,K2HPO4 1 g·L-1,CaCl2·2H2O 0.1 g·L-1 ,FeCl3·6H2O 0.05 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.75 g·L-1,MnSO·H2O 0.1 g·L-1,pH 7.5;利用优化的培养基在250 mL三角烧瓶装液量50 mL, 37℃,180 r·min-1的条件下培养80 h,发酵液中的γ-PGA含量最高,可达到18.9 g·L-1.     

60↑Coγ射线诱变选育聚谷氨酸高产菌株及培养基初步优化

对一株产γ-聚谷氨酸的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis CICC10099)进行了诱变筛选及摇瓶发酵条件的初步优化,以期得到γ-聚谷氨酸高产菌株并进一步提高其产能.实验考察了不同诱变剂量下的菌体的致死率和正突变率,以确定最佳诱变条件.结果表明60Co γ射线最佳的诱变剂量为200 Gy时,致死率大于90 %,正突变率高达13.3 %.在上述剂量下,经60Co γ射线诱变后分离筛选得到一株高产突变株Bacillus licheniformis S16, 摇瓶实验表明γ-聚谷氨酸的含量达到16.9 g·L-1,较出发菌株CICC10099提高72.4 %.并且采用单因素法初步优化了摇瓶发酵培养基,优化后的培养基组成为柠檬酸12 g·L-1,甘油80 g·L-1,氯化铵6 g·L-1,L-谷氨酸15 g·L-1,K2HPO4 1 g·L-1,CaCl2·2H2O 0.1 g·L-1 ,FeCl3·6H2O 0.05 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.75 g·L-1,MnSO·H2O 0.1 g·L-1,pH 7.5;利用优化的培养基在250 mL三角烧瓶装液量50 mL, 37℃,180 r·min-1的条件下培养80 h,发酵液中的γ-PGA含量最高,可达到18.9 g·L-1.     

微生物转化法生产睾酮的发酵工艺研究

采用亚硝基胍(NTG)对主产雄甾-4-烯-3,17-二酮(AD)的菌株YHT-1进行诱变,获得了一株睾酮(TS)产量较高的菌株YHT-103.通过对发酵条件及发酵培养基的优化,获得最佳转化培养基:葡萄糖15 g·L-1,硝酸铵4 g·L-1,MgSO4 0.5 g·L-1,K2HPO4 0.5 g·L-1,植物甾醇 2 g·L-1,Tween80 6 g·L-1,pH值6.5;种子培养时间30 h,接种量10%,培养温度28 ℃.在最佳转化条件下,TS转化率最高达46.20%.     

恒定pH值对粘质沙雷氏菌产灵菌红素的影响

探讨了恒定pH值对粘质沙雷氏菌ZSG7发酵产灵菌红素的影响。结果表明,当发酵系统pH值恒定为7时,粘质沙雷氏菌生长速度最快,灵菌红素产生速度最快且产量最高(0.3033g·L-1),比不调pH值的灵菌红素最高产量0.2296g·L-1高出32.1%。     

灵菌红素分批发酵过程的溶氧和补料调控

以粘质沙雷氏菌ZSG为受试菌株,对灵菌红素分批发酵过程的溶氧和补料方式进行调控。分别以恒转速(200r·min-1)与恒溶氧(10%、30%、50%)方式控制灵菌红素分批发酵过程,结果表明,与恒转速相比,恒溶氧控制方式能明显提高菌体干重,且在一定浓度范围内促进了灵菌红素的合成,在溶氧浓度为30%时,灵菌红素产量可提高69.0%。将溶氧浓度恒定在30%、维持最适pH值为6.7~7.8,通过流加补料,可使灵菌红素产量从补料前的79.01mg·L-1提高到115.98mg·L-1,提高了46.8%。     

腈水解酶重组菌发酵产酶条件的优化及应用

优化了重组菌E.coli BL21(DE3)/pET28b(+)-NIT发酵产腈水解酶的条件,确定最适发酵培养基为:玉米浆粉25g.L-1,酵母浸出汁5g.L-1,NaCl 10g.L-1,Fe3+0.5mmol.L-1,初始pH值7.5;最适诱导产酶条件为:诱导剂乳糖0.5g.L-1,诱导剂加入时间为接种6h后,诱导温度30℃,诱导时间28h,在此条件下产酶量达到6161.46U.L-1。所得菌体用于不对称转化R,S-扁桃腈生成R-(-)-扁桃酸,转化率达92.02%,产物e.e.值达99%。     

米根霉一步发酵法高效积累L-乳酸的策略

考察了2种米根霉发酵生产L-乳酸方法对L-乳酸合成的影响,基于动力学分析,优化了米根霉一步发酵合成L-乳酸的策略.结果表明,与传统发酵相比,一步发酵法能极大降低米根霉产酸过程的延滞期,提高生产强度,但产物比生成速率大大低于传统发酵法.最优的一步法合成L-乳酸的策略为孢子浓度10~5个/mL,葡萄糖浓度100 g/L,蛋白胨3.0 g/L,培养24 h后,菌体密度不变,发酵液体积减少50%.该条件下,发酵阶段发酵时间缩短至13 h,乳酸产量、生产强度和糖酸转化率分别为60 g/L,4.62 g/(L·h)和0.8 g/g,比传统发酵的时间(48 h)和生产强度[1.19 g/(L·h)]分别缩短72.9%和提高288%,比生成速率和糖酸转化率未降低.