通气量对气升式反应器培养高山被孢霉生产花生四烯酸的影响

高山被孢霉具有很强的积累花生四烯酸(ARA)的能力,通过对30 L气升式反应器发酵过程的通气量进行调控,结果发现:通气量对高山被孢霉菌体生长、形态及ARA合成具有显著影响。中等大小的球形菌丝形态有利于菌体持续生长和油脂积累,ARA占总油脂的含量最高,而羽状菌丝形态菌体中总油脂含量和ARA含量均小于球形菌丝形态菌体中的含量。通气量为1.0 vvm(1 vvm为每分钟通气量与罐体实际料液体积之比)时有利于菌体保持良好形态和生长,通气量为1.4 vvm有利于发酵对数期后(72~168 h)ARA的积累。提出一种两阶段通气量控制策略,在气升式发酵罐中高山被孢霉的菌丝形态得到显著改善,ARA产量达到4.72 g/L,比对照提高了40.1%。     

热凝胶的高产策略及功能研究进展

热凝胶（curdlan）又名β-（1→3）-D-葡聚糖,在食品、医药、保健品等领域具有重要的应用潜力。由粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）或土壤杆菌（Agrobacterium sp．）生物合成的热凝胶以成本低廉、提取与纯化技术成熟而成为研究热点。笔者主要针对提高热凝胶产量的菌株改造和发酵控制策略以及热凝胶生物活性的研究进展和相关专利进行综述。     

氮源NH4Cl浓度对粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的影响

研究了利用粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)发酵生产热凝胶的发酵条件,氮源是菌体生长的限制性底物,单纯地提高初始底物(氮源)浓度并不一定能促进细菌的生长和产物的合成.在分批发酵过程中,底物消耗导致培养环境pH的改变也是影响细菌进一步生长和产物合成的重要因素.通过增加培养基中初始氯化铵的浓度并同时控制发酵过程的pH条件,得到了较高的菌体浓度,热凝胶的合成水平也得到了显提高.当培养基中NH4Cl浓度提高到3.6g/L时,菌体浓度达到7.2g/L,热凝胶合成的产量可达30.5g/L,比原来NH4Cl浓度为1.1g/L时提高了51.7%.提高菌体浓度意味着需要提高溶氧水平来满足细菌的生长和代谢.初始氮源NH4Cl浓度的增加虽然能使菌体浓度得到提高,但发酵过程对溶氧的需求也相应增加,需要提高搅拌转速和通风以增加供氧水平.但高搅拌速率产生的高剪切力对热凝胶的凝胶性能将产生破坏作用,因此在发酵过程中需要综合考虑细菌培养密度对合成热凝胶产量和质量的影响.     

重组基因表达对大肠杆菌生理的影响

重组基因在表达外源蛋白质时常常会耗用大量的宿主细胞资源,从而对宿主造成代谢负荷,代谢负荷使得宿主的生化和生理产生很大的变化,甚至损害宿主正常的代谢功能。而过重的代谢负荷会影响目标蛋白的表达量和表达质量。综述了产生代谢负荷的原因,宿主细胞对代谢负荷的应激反应、以及减轻代谢负荷的策略。     

氨水流加用于粪产碱杆菌热凝胶发酵

热凝胶是粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)在氮源限制条件下生成的水不溶性胞外多糖,分泌到胞外后就附着在菌体外壁,因此在细胞生长期提高生物量对促进热凝胶合成有重要意义。热凝胶分批发酵时, 起始NH4Cl浓度提高到3.6 g/L时能促进菌体生长和热凝胶合成,但是过量NH4Cl会抑制热凝胶合成,且生物量提高不是很明显。为了进一步提高菌体浓度, 在菌体生长期, 氨水取代NaOH溶液进行流加控制pH为7.0, 随后又用2 mol/L NaOH控制pH 5.6。实验表明, 氨水流加使菌体浓度大大提高,流加24 h使菌体浓度达到18.8 g/L。但是菌体浓度过高也会抑制热凝胶的合成,在氨水流加14 h时,菌体浓度在11.9 g/L左右, 热凝胶产量最高（72 g/L）。     

低聚磷酸盐对粪产碱杆菌合成热凝胶的影响

粪产碱杆菌合成热凝胶需要消耗大量ATP用于前体物质UDPG的再生,利用3种具有不同高能磷酸键的低聚磷酸盐Na4P2O7(2P)、Na5P3O10(3P)和(NaPO3)6(6P)作为高能磷酸键供体,并取代培养基中的KH2PO4-K2HPO4(1P)而作为磷元素供体,研究其对粪产碱杆菌合成热凝胶的影响。结果表明相对于对照磷元素摩尔含量的单倍和双倍量添加3P和6P能够分别提高热凝胶产量23%和134%,达到15.1g/L和30.0g/L;同时副产物乙酸分别较对照降低了87.5%和77.7%;在以双倍量添加6P后,副产物甲酸的生成也显著降低75.7%。当培养基中不含碳酸钙进行低聚磷酸盐添加实验时,生物量显著降低,热凝胶合成几乎没有,发酵液pH最低降到2.1。以磷元素单倍量和双倍量分别添加3P和6P,并与1P混合发酵时,热凝胶产量变化不大;但是,当发酵液不存在碳酸钙而1P被作为缓冲物质时,以单倍量和双倍量添加6P使得热凝胶产量较对照分别提高60.4%和49.4%,分别达到18.4g/L和16.9g/L。     

氮源NH4Cl浓度对粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的影响

研究了利用粪产碱杆菌 (Alcaligenesfaecalis)发酵生产热凝胶的发酵条件 ,氮源是菌体生长的限制性底物 ,单纯地提高初始底物 (氮源 )浓度并不一定能促进细菌的生长和产物的合成。在分批发酵过程中 ,底物消耗导致培养环境pH的改变也是影响细菌进一步生长和产物合成的重要因素。通过增加培养基中初始氯化铵的浓度并同时控制发酵过程的pH条件 ,得到了较高的菌体浓度 ,热凝胶的合成水平也得到了显著提高。当培养基中NH₄Cl浓度提高到3.6g/L时 ,菌体浓度达到72g/L ,热凝胶合成的产量可达 30.5g L ,比原来NH₄Cl浓度为11g L时提高了51.7%。提高菌体浓度意味着需要提高溶氧水平来满足细菌的生长和代谢。初始氮源NH₄Cl浓度的增加虽然能使菌体浓度得到提高 ,但发酵过程对溶氧的需求也相应增加 ,需要提高搅拌转速和通风以增加供氧水平。但高搅拌速率产生的高剪切力对热凝胶的凝胶性能将产生破坏作用 ,因此在发酵过程中需要综合考虑细菌培养密度对合成热凝胶产量和质量的影响。     

耐高渗产赤藓糖醇酵母的诱变筛选与鉴定

使用含碘乙酸的固体平板培养基对自然界中富含高浓度糖分的含菌样品进行筛选,获得一株产赤藓糖醇的菌株,再运用紫外线、氯化锂和硫酸二乙酯(DES)对出发菌株进行诱变育种,利用纸层析、高碘酸氧化法和高效液相色谱(HPLC)进行定性、定量分析赤藓糖醇,最终获得一株能够高产赤藓糖醇的耐高渗菌株JunA-27.对该菌株的细胞形态进行了扫描电子显微镜(SEM)观察,提取了菌株的DNA并对18S rDNA进行PCR扩增、测序和DNA序列同源性比对,确定该菌株与Yarrowia lipolytica相似性最高,并将其命名为Yarrowia lipolytica WX 506.     

两步法硫酸水解热凝胶生产β-1,3-葡寡糖

对硫酸水解热凝胶制备β-1,3-葡寡糖进行了研究。首先建立了葡寡糖的分析方法,采用半制备HPLC分离热凝胶水解液得到β-1,3-葡寡糖,利用ESI-MS和TLC技术对分离组分进行了成分鉴定。考察了反应温度和反应时间对热凝胶寡糖收率的影响,结果表明,两步法硫酸水解获取低聚合度β-1,3-热凝胶寡糖(DP 2~6)的较优水解条件为:1.0 mol/L硫酸于70℃水解1%热凝胶6h,回收水解残留物后于80℃继续水解3 h;对于较高聚合度寡糖(DP 7~10)两步水解时间分别为4 h和1 h较为合适。     

威兰胶生产废液循环利用工艺

为减少威兰胶生产过程中的废水排放量,针对威兰胶生产中废水形成的主要环节,对乙醇蒸馏母液的循环利用工艺进行初步研究。在分析乙醇蒸馏母液主要成分的基础上,对比威兰胶发酵过程的物质耗用量,以蒸馏母液作为配制培养基用水,确定威兰胶循环发酵培养基的组成,构建威兰胶生产废液循环利用的闭路工艺,达到清洁生产的目的。研究表明,与常规威兰胶发酵相比,采用闭路循环发酵工艺可节省30％KH2PO4及60％MgSO4·7H2O用量,同时产品质量浓度维持在16．8g/L左右,其黏度及流态特性指数n值分别维持在5．1 Pa·s和0．275左右。