寄生曲霉CICC40365利用木糖产L-苹果酸的发酵条件优化

【目的】为提高L-苹果酸产量及木糖利用率,以寄生曲霉(Aspergillus parasiticus CICC40365)为菌种,木糖为碳源,对其发酵工艺及木糖代谢途径进行初步研究。【方法】采用单因素试验和响应曲面法(Box-Behnken设计)对培养基和发酵条件进行优化。【结果】获得最佳培养基配方为:木糖100.0 g/L、硫酸铵2.0 g/L、酵母浸粉3.0 g/L、硫酸镁0.20 g/L、硫酸锰0.15 g/L、硫酸亚铁0.08 g/L、碳酸钙80.00 g/L,L-苹果酸的产量为53.58 g/L,较优化前提高40.5%。发酵条件较好组合为:接种量为8%(体积比)、摇瓶装液量60 mL/250 mL、发酵温度32°C、摇床转速170 r/min、发酵周期8 d,L-苹果酸的产量为55.47 g/L。Mg2+、Mn2+对木糖代谢中相关酶的影响研究结果表明,木酮糖激酶在该菌株代谢木糖过程中起着重要作用。【结论】寄生曲霉CICC40365能够较好地利用木糖发酵产L-苹果酸,其产量及木糖的利用效率均得到提高。     

树干毕赤酵母NLP31发酵产乙醇的研究

研究了树干毕赤酵母NLP31在木糖质量浓度为45 g/L的3种发酵培养基Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ上发酵3轮的发酵性能以及在45 g/L木糖或混合糖(葡萄糖30 g/L,木糖15 g/L)的发酵培养基Ⅲ上的代谢历程。结果表明:树干毕赤酵母NLP31在发酵培养基Ⅲ上,乙醇浓度和乙醇得率均达到最高,分别为(17.29±0.15)g/L和(84.65±0.58)%。在45 g/L木糖或混合糖(葡萄糖30 g/L,木糖15 g/L)的发酵培养基Ⅲ上的代谢历程表明:混合糖发酵达到最大乙醇得率的时间仅为12 h,要比单一木糖发酵缩短了8 h。树干毕赤酵母NLP31在以廉价的无机N源为发酵培养基上的乙醇发酵性能高,能够降低燃料乙醇的生产成本。     

酿酒酵母培养基中主要因素对海藻糖积累的影响

在对实验室保藏菌种Saccharomyces cerevisiae HY01优化前的摇瓶发酵观察的基础上,采用单因子与响应曲面相结合的实验设计方法研究了酿酒酵母培养基中的初始葡萄糖浓度、无机氮源硫酸铵浓度、酵母浸出粉浓度、碳源与无饥氮源的交互作用以及无机盐和微量元素浓度对海藻糖积累的影响。实验证明碳氮源交互作用明显,并得到了以上各因素的最优值,即初始葡萄糖浓度为20g／L,(NH4)2SO4浓度为4．5g／L,酵母浸出粉浓度为5g／L,微量元素溶液5．0ml／L;硫酸镁0．3g／L;磷酸氢二钠3．67g／L;磷酸二氢钾0．76g／L时,酿酒酵母中海藻糖的干重含量可以达到14．74％,比优化前海藻糖的干重含量12．24％提高了20．41％．     

Optimization of fermentation medium for Cordyceps militaris high producing strain

在单因素试验初步确定高产蛹虫草菌株发酵培养基的基础上,以蛹虫草菌丝体中腺苷含量为指标,进行11因素2水平Plackett - Burman试验设计试验,结合多元一次回归模型和F检验方法,筛选出发酵培养基中影响显著的组分酵母浸粉、蔗糖和维生素B1,采用旋转中心组合设计方法对这三个组分进行进一步优化,结合多元二次回归模型和响应面分析,获得高产蛹虫草菌株的最佳培养基(g/L):蔗糖18.85、蛋白胨10、酵母浸粉18.97、KH2 PO4 3、MgSO4 3、维生素B10.235、ZnCl2 0.011、(NH4)2SO4 10.验证试验结果表明蛹虫草腺苷得率较单因素优化获得的发酵培养基提高了26.91％.     

氮源对灵芝菌丝体液态深层发酵合成灵芝三萜的影响

以沪农灵芝1号为供试菌株,葡萄糖作为碳源,用硫酸铵、氯化铵、鱼粉蛋白胨、胰蛋白胨和酵母粉作为氮源,研究不同种类氮源对灵芝菌丝体液态深层发酵过程的影响。首先,确定了N-10酵母自溶粉作为发酵的氮源,降低了发酵的复杂性和不确定性;其次,考察N-10酵母自溶粉不同浓度对灵芝菌丝体发酵合成灵芝三萜过程中菌丝体的生物量、葡萄糖消耗、灵芝三萜产量等方面的影响,确定了N-10酵母自溶粉的适宜添加浓度。在此基础上,采用响应面中心组合设计,对4因素最佳水平范围进行研究,结果表明,葡萄糖、N-10酵母自溶粉、磷酸二氢钾和七水硫酸镁的含量分别为31.06g/L、2.76g/L、1.77g/L和1.99g/L时,灵芝三萜的理论产量为21.166g/kg干菌丝体,实际发酵产量提高到21.153g/kg干菌丝体。与原工艺相比,新工艺的灵芝三萜产量提高了6.22%。     

碱预处理玉米芯米根霉同步糖化发酵产富马酸

以碱预处理玉米芯渣为原料,采用单因素优化方法优化米根霉同步糖化发酵产富马酸。在此基础上,研究米根霉利用碱预处理玉米芯渣的同步糖化发酵,并与纯糖发酵进行对比。结果表明:在50 g/L底物、(NH4)2SO4质量浓度0.71 g/L、纤维素酶用量20 FPIU(以1 g纤维素计)、Ca CO3加入量30 g/L、接种量10%(体积分数)和装液量50 m L的条件下,米根霉同步糖化发酵过程产富马酸13.78 g/L,而纯糖发酵富马酸生成量仅6.21 g/L。     

响应面法优化纤维堆囊菌SoF5-76产埃博霉素B发酵培养基

以纤维堆囊菌SOF5-76为试验菌株,用响应面分析法对其产埃博霉素B的培养基进行优化,以提高埃博霉素B的产量。在单因素试验的基础上,利用Plackett-Burman筛选出对埃博霉素B产量有显著影响的3个因素为马铃薯淀粉、脱脂奶粉和无水氯化钙,在此基础上通过最陡爬坡试验逼近最佳响应面区域;再运用Box-Behnken试验设计和响应面分析法进行回归分析,确定重要因素的最优浓度。得到最佳发酵培养基为:马铃薯淀粉3.9 g/L、脱脂奶粉2.2 g/L、无水氯化钙1.3 g/L、葡萄糖1 g/L,豆饼粉1.5g/L,七水硫酸镁2.5 g/L,EDTA-Fe3+3 mL/L,微量元素(TE)0.5 mL/L,VB121 mL/L。在此最优条件下发酵埃博霉素B的产量为29.95 mg/L,与模型预测值接近,发酵产量比优化前提高了1.1倍。     

高产蛹虫草菌株发酵培养基的研究

在单因素试验初步确定高产蛹虫草菌株发酵培养基的基础上,以蛹虫草茵丝体中腺苷含量为指标,进行11因素2水平Plackett—Burman试验设计试验,结合多元一次回归模型和F检验方法,筛选出发酵培养基中影响显著的组分酵母浸粉、蔗糖和维生素B1,采用旋转中心组合设计方法对这三个组分进行进一步优化,结合多元二次回归模型和响应面分析,获得高产蛹虫草菌株的最佳培养基（g／L）：蔗糖18．85、蛋白胨10、酵母浸粉18．97、KH2PO,3、MgSO4 3、维生素Bl0．235、ZnCl20．011、（NH4）2S0410。验证试验结果表明蛹虫草腺苷得率较单因素优化获得的发酵培养基提高了26．91％。     

纤维剩余物发酵制备乙醇工艺研究

单因素实验和正交优化对固定化酵母制备工艺条件进行优化研究,并对固定化酵母的重复利用发酵能力进行了考察,其优化工艺条件为海藻酸钠与酵母质量比1∶2 g·g~(-1),底物糖浓度30%,酵母用量1.5 g,固定化酵母发酵120 h。在此条件下,乙醇产率均值为83.68%。为塔拉纤维剩余物的酶解液发酵制备乙醇提供技术支撑。     

耐高糖米根霉菌株的生理特性

高糖发酵是提高产物浓度的常用方法,但天然菌株不能耐受高的糖浓度。为了解析高糖环境对菌株生理代谢的影响,以驯化获得的耐高糖菌株和原始菌株为对象,研究不同糖浓度对二者生理特性的影响。结果发现:与原始菌株相比,耐高糖菌株细胞膜不饱和脂肪酸的含量、胞内三磷酸腺苷(ATP)含量较高,且表现出更强的侧系呼吸强度。在此基础上,尝试通过调节碳氮比(C/N)或添加甘氨酸的方式补足原始菌株的代谢不足。结果表明:在150 g/L糖质量浓度条件下,调节C/N为500时,原始菌株富马酸产量可由37.4 g/L增至40.2 g/L。而添加0.5g/L甘氨酸,原始菌株富马酸产量可以增至43.8 g/L,提高了17.1%。     

休哈塔假丝酵母HDYXHT-01利用木糖生产乙醇的发酵工艺优化

采用Plackett-Burman (PB) 方法和中心组合设计 (Ccentral composit design,CCD) 对休哈塔假丝酵母Candida shehataeHDYXHT-01利用木糖发酵生产乙醇的工艺进行优化。PB试验设计与分析结果表明：硫酸铵、磷酸二氢钾、酵母粉和接种量是影响木糖乙醇发酵的4个关键因素,以乙醇产量为响应目标,采用CCD和响应面分析法 (Response surface methodology,RSM),确定了木糖乙醇发酵的最佳工艺为：硫酸铵1.73 g/L、磷酸二氢钾3.56 g/L、酵母粉2.62 g/L和接种量5.66％,其他发酵条件为：木糖80 g/L,MgSO4·7H2O 0.1 g/L,pH 5.0,培养温度30 ℃,装液量100 mL/250 mL,摇床转速140 r/min,发酵时间48 h,在该条件下发酵液中乙醇产量可以达到26.18 g/L,比未优化前提高了1.15倍。     

海洋来源链霉菌MY0504产纤溶酶的发酵条件优化

【目的】以发酵液纤溶酶活力为指标,优化海洋来源的链霉菌菌株MY0504的发酵条件。【方法】在菌株生长曲线及单因素试验基础上,采用Plackett-Burman设计筛选影响纤溶酶活性的主要因素,进一步用最陡爬坡试验及Box-Behnken中心组合设计法优化发酵条件。【结果】纤溶酶活性最高的发酵条件为:葡萄糖21.68 g/L,酵母粉25.31 g/L,NaCl5.0 g/L,K_2HPO_4·3H_2O3.0 g/L,MgSO_4·7H_2O 0.5 g/L,FeSO_4·7H_2O 0.02 g/L,装液量50 mL(250 mL摇瓶),接种量10%(体积比),初始pH 7.5,温度24°C,转速200 r/min,培养时间4.5 d。发酵液纤溶酶活性可达2 190.6 U/mL。【结论】确定了MY0504菌株产纤溶酶的最优发酵条件,为该酶的进一步分离纯化及性质研究奠定基础。     

Fumaric Acid Production by <Emphasis Type="Italic">Rhizopus oryzae</Emphasis> ATCC® 20344™ from Lignocellulosic Syrup

Powdered activated carbon-treated lignocellulosic syrup prepared from energy cane bagasse was evaluated as a potential feedstock in the production of fumaric acid by Rhizopus oryzae ATCC® 20344?. Energy cane bagasse was pretreated with dilute ammonia and enzymatically hydrolyzed with commercially available enzymes, Cellic® CTec2 and HTec2. The collected hydrolysate samples were subjected to powdered activated carbon adsorption for the removal of non-sugar compounds (i.e., organic acids, furaldehydes, total phenolic compounds) and concentrated to a final 65°Bx syrup (mostly xylose and glucose sugars). The use of lignocellulosic syrup, the effect of nitrogen source, medium additives, and initial pH in the seed culture medium on fungal morphology were investigated. The carbon to nitrogen (C/N) ratio in the acid production medium was also optimized for maximum yields in fumaric acid production. Optimum seed culture medium conditions (2.0 g/L urea, 3.0 pH) produced the desired compact, smooth, and uniform fungal pellets. Optimum acid production medium conditions (400 C/N ratio, 0.2 g/L urea) resulted in a fumaric acid production of 34.20 g/L, with a yield of 0.43 g/g and a productivity of 0.24 g/L/h. These results were comparable to those observed with the control medium (pure glucose and xylose). The present study demonstrated that lignocellulosic syrup processed from dilute ammonia pretreated energy cane bagasse has potential as a renewable carbon source for fumaric acid fermentation by Rhizopus oryzae ATCC® 20344?.     

嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum的培养条件优化

在中高温和较低pH条件下, Ferrroplasma spp. 是进行硫化矿生物浸出的重要微生物。Ferroplasma spp.为古菌,无细胞壁, 对矿浆浓度、搅拌剪切力以及溶液中的重金属离子等敏感, 很难得到高密度的纯培养, 给大规模的工业应用带来了一定难度。研究了F. thermophilum摇瓶培养时的最佳生长条件, 单因素考察结果表明最适培条件为: 温度50oC, 初始pH 0.5, 250 mL的摇瓶装液量为50 mL, 无机氮源(NH4)2SO4。通过正交试验确定了FeSO4·7H2O、酵母粉和蛋白胨最适组合为FeSO4·7H2O 40 g/L, 酵母粉0.3 g/L, 蛋白胨0.2 g/L。优化培养后, F. thermophilum 浓度达到了6.3×107个/mL, 40 g/L的FeSO4·7H2O在72 h内全部氧化完全。该结果可为该类古菌的扩大培养以及工业应用提供参考。     

嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum的培养条件优化

在中高温和较低pH条件下, Ferrroplasma spp. 是进行硫化矿生物浸出的重要微生物。Ferroplasma spp.为古菌,无细胞壁, 对矿浆浓度、搅拌剪切力以及溶液中的重金属离子等敏感, 很难得到高密度的纯培养, 给大规模的工业应用带来了一定难度。研究了F. thermophilum摇瓶培养时的最佳生长条件, 单因素考察结果表明最适培条件为: 温度50oC, 初始pH 0.5, 250 mL的摇瓶装液量为50 mL, 无机氮源(NH4)2SO4。通过正交试验确定了FeSO4·7H2O、酵母粉和蛋白胨最适组合为FeSO4·7H2O 40 g/L, 酵母粉0.3 g/L, 蛋白胨0.2 g/L。优化培养后, F. thermophilum 浓度达到了6.3×107个/mL, 40 g/L的FeSO4·7H2O在72 h内全部氧化完全。该结果可为该类古菌的扩大培养以及工业应用提供参考。     

枯草芽孢杆菌B47菌株高产抗菌物质的培养基及发酵条件优化

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis B47菌株为番茄内生细菌, 也是玉米小斑病拮抗菌, 能产生对玉米小斑病菌有强烈抑制作用的抗菌物质。以B47菌株发酵液的无菌滤液对玉米小斑病菌的抗菌活性为检测指标, 测定B47菌株产抗菌物质培养所需的最佳碳、氮源和无机盐, 并通过正交试验法对该菌株产抗菌物质的培养基配方和摇瓶发酵条件进行优化。研究结果表明, B47菌株产抗菌物质最佳碳、氮源和无机盐分别为蔗糖、酵母浸膏和MgSO4·7H2O, 最优培养基是YSB (Yeast extract-sucrose-beef extract)培养基, 其配方为: 蔗糖2%, 酵母浸膏2%, 牛肉浸膏1.5%, MgSO4?7H2O 0.06%, FeSO4·7H2O 0.000 9%, 最优发酵条件组合为: 30 °C, pH 7.0, 170 r/min摇床培养6 d, 接种量为1%, 装液量为40 mL/200 mL。     

离子注入选育高产L-乳酸的米根霉突变株及其发酵特性研究

通过氮离子注入获得米根霉突变株RQ4012,其利用木糖的能力比出发菌株提高了1.6倍;通过多次传代,证明其具有良好的遗传稳定性。试验测定菌株RQ4012发酵木糖生产L-乳酸的最佳发酵条件:木糖10%,生理盐水浸泡孢子9 h,(NH4)2SO43 g/L,接种量4%,CaCO3添加量6%,装液量20%,温度37℃,转速200 r/min,在此条件下,乳酸产量达到79.51 g/L。对混合糖的发酵进行了探索,结果表明该菌能高效利用混合糖生产L-乳酸,在利用植物纤维素水解液生产L-乳酸上有良好的应用前景。     

High levels of malic acid production by the bioconversion of corn straw hydrolyte using an isolated Rhizopus delemar strain

The microbial fermentation of malic acid, which is one of the most important organic acid platforms used widely in food and chemical engineering, has attracted considerable interest. A malate production strain was isolated, a mutation was induced, and regulation of the metabolic network was then conducted. The identification results showed that the malic acid production strain, HF- 119, belonged to Rhizopus delemar. An analysis of the metabolic pathway showed that the malic acid flux of this strain occurred through three main pathways, and many byproducts, such as succinic acid, fumaric acid and ethanol, were produced. Although corn straw hydrolyte was used, the metabolism of xylose was not as rapid as that of glucose. Subsequently, breeding of the strains and regulation of the metabolic network resulted in an increase in malate yield, and the strain HF-121 produced more than 120 g/L malic acid within 60 h. The ability to produce malic acid from biomass hydrolyte highlights the industrial development potential of this strain.     

休哈塔假丝酵母乙醇发酵性能的研究

木糖的高效发酵是制约纤维素燃料乙醇生产的技术瓶颈之一,高性能发酵菌种的开发是本领域研究的重点。以木糖发酵的典型菌株休哈塔假丝酵母为材料,研究氮源配比、葡萄糖和木糖初始浓度、葡萄糖添加及典型抑制物等因素对其木糖利用和乙醇发酵性能的影响规律。结果表明,硫酸铵更适宜于木糖和葡萄糖发酵产乙醇。在摇瓶振荡发酵条件下,该酵母可发酵164.0 g/L葡萄糖生成61.9 g/L乙醇,糖利用率和乙醇得率分别为99.8%和74.0%;受酵母细胞膜上转运体系的限制,对木糖的最高发酵浓度为120.0 g/L,可生成45.7 g/L乙醇,糖利用率和乙醇得率分别达到94.8%和87.0%。休哈塔假丝酵母发酵木糖的主要产物为乙醇,仅生成微量的木糖醇;添加葡萄糖可促进木糖的利用;休哈塔假丝酵母在葡萄糖发酵时的乙酸和甲酸的耐受浓度分别为8.32和2.55 g/L,木糖发酵时的乙酸和甲酸的耐受浓度分别为6.28和1.15 g/L。