洁霉素发酵平衡生产期的糖耗速率预测

本文研究了工业规模的批式洁霉素发酵过程中平衡生产期中有效的糖耗速率预测模型,在我国洁霉素批式发酵过程中首次设计并实现了流加补料的计算机系统。洁霉素产量可提高5％。     

利用米曲霉和酿酒酵母高效转化大豆糖浆为酒精

目的：提高大豆糖浆转化为酒精的生产强度和转化率。方法：利用米曲霉L-09和酿酒酵母Z-06作为混合菌株,采用同步糖化与发酵的工艺,对补料方式和发酵条件进行优化。结果：筛选出一株α-半乳糖苷酶酶活（12.8IU/mL）较高的米曲霉与酿酒酵母混合发酵,糖浆最佳发酵条件为：初始发酵浓度50%,摇瓶发酵,流加补料。结论：经30℃、60h发酵后,发酵醪酒精浓度达到15.2%（V/V）,转化率为理论值的96.3%。     

表达重组葡激酶-水蛭素融合蛋白的大肠杆菌工程菌的高密度培养

采用溶氧反馈的分批培养流加补料的方法高密度培养重组大肠杆菌BL21(DE3)生产重组葡激酶-水蛭素融合蛋白。通过摇瓶培养对菌种和培养条件的初步筛选,采用溶氧反馈的流加补料策略,进行了5L发酵罐的合成培养基和复合培养基的发酵工艺的研究。通过对培养条件的不断优化,重组葡激酶-水蛭素融合蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)里得到了高效表达,菌体密度最终达到115g/L(WCW)以上,可溶性重组融合蛋白占菌体总蛋白的30%以上,含量约为1.1~1.2g/L。5L发酵罐的发酵工艺参数在40L发酵罐中进行了放大培养,结果表明该工艺能有效的放大,可适用于工业生产。     

赖氨酸生产过程中的影响因素及其控制

合理的选择配比赖氨酸发酵液中基质的种类和浓度,及时准确的控制溶氧浓度、PH值、温度、泡沫的高度、中间桶放料及时的进行流加补料以及染菌的控制,对赖氨酸生产菌的生长和产物形成有着极其重要的影响。     

重组大肠杆菌BL21(pUC19-Hyp)产羟脯氨酸的补料分批培养

利用自主构建的组成型重组大肠杆菌BL21(pUC19-Hyp)为出发菌株,运用间歇流加、指数流加和恒速流加3种流加C源的方式进行补料分批培养。结果表明:在装液量为4 L的7 L发酵罐中,以0.30 g/min恒速流加为最优,在发酵44 h时,羟脯氨酸的质量浓度达到最高,为42.50 g/L,脯氨酸转化率为81%,此时细胞干质量为21.33g/L,残糖质量浓度为0.17 g/L。L-羟脯氨酸含量与摇瓶发酵时的1.39 g/L相比,提高了大约30倍,比日本株式会社的发酵产量提高了1.50 g/L,发酵过程中糖酸转化率约为4.0∶1。发酵液中的氨基酸分析结果表明,除脯氨酸、羟脯氨酸外的其他氨基酸质量浓度均低于0.1 g/L,发酵液中主要氨基酸为脯氨酸和羟脯氨酸。     

一株具有噬菌体抗性的芽孢杆菌BS-2的鉴定及葡萄糖流加工艺优化

筛选噬菌体抗性菌株以解决枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)生产过程中噬菌体污染问题并提高抗性菌株的发酵水平。采用双层平板法从异常发酵液中分离并纯化以枯草芽孢杆菌为宿主的噬菌体,利用纯化得到的噬菌体筛选实验室芽孢杆菌库以得到抗性菌株,结合16S rDNA和gyrA基因序列进行系统发育分析确定其分类地位,以分批发酵的生长曲线及葡萄糖含量曲线作为基础,对发酵培养基的初糖浓度及葡萄糖的流加方式进行优化提高筛选到的噬菌体抗性菌株的发酵水平。从异常发酵液中分离到噬菌体S01及S02并在实验室芽孢杆菌库中筛选到一株噬菌体无法侵染的芽孢杆菌BS-2,结合16S rDNA及gyrA基因序列的系统发育分析将BS-2鉴定为枯草芽孢杆菌,按照葡萄糖初始浓度15 g/L,葡萄糖浓度低于5 g/L时以2 g/L·h的速度流加葡萄糖,补加量10 g/L的流加补料方法,可以将发酵水平提高至2.43×1010 CFU/mL。枯草芽孢杆菌BS-2具有较好的噬菌体抗性且经过工艺优化可以达到较高发酵水平,有较强工业化应用潜力。     

L-缬氨酸的发酵工艺研究

目的:以黄色短杆菌XV0505为生产菌株,探讨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。方法:应用单因素实验确定发酵的工艺条件;利用纸层析-色斑洗脱比色法测定发酵液中L-缬氨酸的含量。结果:在最优发酵条件下,通过10L罐流加发酵72h,产酸量可达53.4g/L,糖酸转化率为26.7%,分别比补料分批发酵提高11.9%和3.5%。结论:环境因子和发酵控制工艺对发酵生产L-缬氨酸具有重要影响。     

利用克雷伯肺炎杆菌限制性底物发酵生产1，3-丙二醇

研究了克雷伯肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）批式流加发酵生产1,3-丙二醇的发酵工艺,根据1,3-丙二醇的生产和菌体生长相关的特点,采用营养基质限制性流加的发酵工艺,通过控制氮源氯化铵以保持细胞稳定生长。结果表明：过低的氮源浓度,细胞生长受到限制,影响产物1,3-PD的合成;过高的氮源浓度,细胞比生长速率增加,但1,3-PD关于消耗甘油的得率降低,用于生长和维持代谢所消耗的甘油量增加。以0.41 g/(L·h)的氮源流加速率,残余氯化铵浓度在0.1 g/L时,转化率和生产强度最高。发酵25 h～28 h后,1,3-丙二醇最终浓度达到52.03 g/L,生产强度为2.04 g/(L·h),相对于甘油的摩尔转化率为0.66,分别比氮源限制前提高了28.0 ％、35.1 ％及29.4 ％。通过限制性流加氯化铵,控制细胞的比生长速率,使底物甘油有效转变为发酵的目标产物1,3-PD,有效实现产物1,3-PD的高生产强度以及对甘油的高转化率。     

新组合菌系SCB329-SCB933利用L-山梨糖发酵产生维生素C前体2-酮基-L-古龙酸的研究Ⅲ.发酵过程的特征和条件控制

在分析了新组合菌系ＳＣＢ３２９－ＳＣＢ９３３发酵过程特征的基础上,对流加发酵工艺中的种子培养、ｐＨ、溶氧的控制,以及发酵液初始培养基中的Ｌ－山梨糖浓度和流加起始点进行了优化,获得了比分批发酵更为满意的结果：发酵最终总糖达１３％（ｗ／ｖ）左右,发酵周期４０～５０ｈ,产２－酮基－Ｌ－古龙酸达１１５－１３０ｍｇ／ｍｌ,克分子转化率达８８ｍｏｌ％左右。     

新组合菌系SCB329—SCB933利用L—山梨糖发酵产生维生素C前体2—酮基—L—…

在分析了新组合菌系ＳＣＢ３２９－ＳＣＢ９３３发酵过程特征的基础上,对流加发酵工艺中的种子培养、ｐＨ、溶氧的控制,以及发酵液初始培养基中的Ｌ－山梨糖浓度和流加起始点进行了优化,获得了比分批发酵更为满意的结果：发酵最终总糖达１３％（ｗ／ｖ）左右,发酵周期４０￣５０ｈ,产２－酮基－Ｌ－古龙酸达１１５－１３０ｍｇ／ｍｌ,克分子转化率达８８ｍｏｌ％左右。     

利用指数流加补料高密度发酵产β-呋喃果糖苷酶重组大肠杆菌

【目的】对重组大肠杆菌BL21(DE3)/pET22b-β-ffase进行高密度发酵产β-呋喃果糖苷酶工艺研究。【方法】比较溶氧反馈补料和指数流加补料对重组菌发酵产酶的影响,对不同比生长速率和诱导时机进行优化。【结果】确定了双阶段指数流加过程中重组菌生长的比生长速率,分别控制诱导前期比生长速率为0.20 h~(-1),诱导后期比生长速率为0.13 h~(-1),诱导时机为指数中期。获得细胞干重约为51 g/L,最高酶活达到1.79×10~5 U/L,单位菌体产酶量为3 510 U/g,单位产酶速率达到3.58×10~4 U/(L·h),生物量、单位菌体产酶量和产酶速率分别是指数流加未优化前的1.8、1.7和3.0倍。【结论】双阶段指数流加补料工艺能有效提高β-呋喃果糖苷酶的产酶量,为β-呋喃果糖苷酶的进一步工业化奠定基础。     

微生物批式流加发酵生产1,3-丙二醇过程的优化

本文考虑了微生物批式流加发酵生产1,3-丙二醇的过程优化问题.用非线性切换系统描述拙式流加发酵过程.考虑终端时刻1,3-丙二醇的浓度最大化,给出了以甘油流加速度和流加时刻为控制变量的带有连续状态变量不等式约束的最优控制问题.应用时间转换方法处理变动切换时刻,应用惩罚函数和障碍函数方法处理连续状态变量不等式约束,然后基于梯度最优化算法和粒子群优化算法给出计算方法.     

过量表达自身hemA基因的重组大肠杆菌发酵生产5-氨基乙酰丙酸的研究

研究了优化重组大肠杆菌产5-氨基乙酰丙酸（ALA）的条件,提高大肠杆菌发酵生产AL气的产量。在测定重组大肠杆菌GT48的生长曲线的基础上,确定诱导时间,优化摇瓶发酵条件。然后,进一步在5L发酵罐上进行间歇和流加发酵研究。摇瓶实验表明,细胞培养最佳初始pH为6．5,最佳诱导时间为稳定期前期,最佳接种量为2％,过高的葡萄糖浓度对细胞生长和产物合成均有一定的抑制作用。在5L发酵罐间歇发酵中,重组菌产ALA能力达到47．8mg／L。采用流加发酵可以进一步将产物产量提高到63．8mg／L。构建的过量表达自身的hemA基因的大肠杆菌具有较高的产ALA能力,通过发酵条件优化和采用流加发酵可以提高AL气产量。     

葡萄糖流加策略对基因工程FR-008／杀念菌素衍生物CS103补料分批发酵过程的影响

以组合生物合成技术得到的链霉菌FR-008突变株CS103为研究对象,研究了3．7L发酵罐上维持一定葡萄糖浓度对其次级代谢产物脱羧FR-008／candicidin衍生聚酮抗生素CS103生物合成的影响。当初始葡萄糖浓度20g／L,发酵过程还原糖浓度维持在10g/L时,抗生素CS103最高产量较分批发酵最高产量相比提高30％。研究了3．7L罐上补料分批发酵生产CS103的工艺,主要考察了脉冲补料、间歇流加补料和连续流加补料三种补料分批发酵工艺,并与分批发酵进行了比较。连续流加补料维持糖浓度的效果明显,最高产量达到126．9μg/mL,与分批发酵相比提高了44％左右。     

红曲色素发酵流加补料研究

以CG-1红曲霉菌为研究对象,研究了红曲霉菌液态发酵延长代谢稳定期的措施.实验表明:在发酵稳定期以流速为1 g·L-1·h-1葡萄糖进行流加补料能够延长代谢稳定期,发酵水平可达321 u/mL.     

氮源对L-苏氨酸发酵的影响

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了氮源对L-苏氨酸发酵的产量和糖酸转化率的影响。首先通过摇瓶实验确定发酵的最佳无机氮源和有机氮源分别为硫酸铵和酵母粉,进一步利用10L罐补料分批发酵确定硫酸铵和酵母粉的最佳用量,继续优化培养条件,采用发酵中后期流加硫酸铵和糖氨混合补料等措施,L-苏氨酸产量得到进一步的提高。在最优发酵条件下,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。     

高生物量富硒酵母的选育及发酵条件的研究

采用硒浓度耐性培养,从8株酿酒酵母中筛选驯化得到一株高生物量富硒酵母菌株NH-7,并对其发酵条件进了行优化。采取流加培养,在菌株稳定期,即18 h开始分批添加亚硒酸钠至总硒浓度为30μg/mL,控制乙醇浓度为0.4%和0.7%,分别得到20.14 g的高生物量(每升培养液中获得的酵母菌体干重)和82.52%的硒转化率。在60μg/mL总硒浓度的流加培养中,得到高达2 411μg/g的有机硒含量,每升发酵液菌体干重为18.83 g。     

2，3-丁二醇的发酵及盐析分离工艺

采用克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae CICC 10011）发酵生产2,3-丁二醇,并对2,3-丁二醇的盐析分离工艺进行了考察。通过实验确定了以葡萄糖为底物微氧批式流加发酵的条件,发酵液中2,3-丁二醇和3-羟基丁酮的质量浓度分别为90．98g/L和12．40g/L,2,3-丁二醇的摩尔转化率为82．7％,生产强度达到2．1g/（L·h）。对发酵液中2,3-丁二醇的盐析分离研究表明,K2HPO4和K3PO4对2,3-丁二醇的盐析效果优于K2CO3。当发酵液浓缩70％后,加入质量分数为45％的K,HPO4,2,3-丁二醇的分配系数达到9．10,回收率为79．37％;上相中2,3-丁二醇的质量浓度达到420g／L;此时3-羟基丁酮的分配系数和回收率分别为11．9和83．48％。     

酵母菌利用糖蜜发酵产麦角甾醇的工艺条件优化

麦角甾醇是由酵母菌产生的具有重要经济价值的代谢产物。为了提高酵母菌利用糖蜜发酵生产麦角甾醇的产量,通过响应面分析法优化了发酵培养基配方,并在5 L发酵罐对发酵过程pH控制和底物流加补料方式进行了优化。结果表明,利用优化后的发酵培养基,即糖蜜总糖40 g/L,KH2PO4 1 g/L,K2HPO4 1.86 g/L,CuSO4·5H2O 17.5 mg/L,FeSO4·7H2O 13.9 mg/L,MgSO4·5H2O 12.3 mg/L,玉米浆10 mL/L,麦角甾醇产量比优化前提高了29.5%;利用恒定pH控制策略,在5 L发酵罐进行分批发酵,使麦角甾醇产量提高了62.1%;进一步采用底物流加补料策略,使麦角甾醇产量达到1 953.85 mg/L,是分批发酵的3.2倍,而且麦角甾醇产率比分批发酵提高了42.7%。为酵母菌发酵糖蜜产麦角甾醇的产业化应用奠定了基础。     

微生物转化方法生产香草酸与香草醛的初步研究

从实验室保藏的菌种中筛选到一株黑曲霉（Aspergillus niger）SW-33,能够将1g/L的阿魏酸底物转化为0.23g/L的香草酸,相应的摩尔转化率为29.35％;流加四次底物阿魏酸后,产物浓度达到1.11g/L,相应的摩尔转化率为44.9％。为了提高产物浓度,对培养基和发酵条件进行优化,使得该菌株能够将1g/l的阿魏酸底物转化为0.46g/L的香草酸,相应的摩尔转化率为57.81％。提取得到的香草酸,经HPLC测定,纯度为85.9％;提取收率为75.2％。用含香草酸的转化液,或者用提取的结晶香草酸,加入朱红密孔菌（Prcnporus cinnabarnus）SW-0203发酵培养液,可得到转化产物香草醛。