激素对提高赖氨酸发酵单位的影响

添加4种不同浓度的赤霉素和三十烷醇对赖氨酸发酵进行了摇瓶试验。结果表明:在添加适当浓度的激素时,对提高赖氨酸发酵单位有一定促进作用。     

基于稳健性设计优化L-赖氨酸发酵过程

目的:选择发酵系统中各可控因素的最佳水平组合,从而减少各种干扰的影响,以获得稳健的赖氨酸产量。方法:利用田口法的内外表与Box性能规则优化赖氨酸发酵条件。结果:通过实验得知,转速、硫酸铵和葡萄糖浓度对发酵影响较大;结果稳定的最优发酵条件为初始葡萄糖浓度为80g/L、硫酸铵浓度为42g/L、转速为225r/min、初始pH值为6.7、接种量为8%。经实验验证,最优化发酵条件是低灵敏度的,最优目标值比较稳健。在10L自动发酵罐上培养65h,L-赖氨酸盐酸盐的产量为165.68g/L,比优化前提高了12.4%。结论:基于稳健性设计所得的最优发酵条件参数,可使目的产物产量稳定,便于生产操作。     

L-赖氨酸脱羧酶酶电极的研制

将赖氨酸脱羧酶直接固定于CO₂电极的硅橡胶气透膜上制成的赖氨酸脱羧酶酶电极,性能如下:(1)酶电极对赖氨酸的线性响应浓度范围为0.0025—0.1％;极差为50—55mV;CV值小于5％;(2)连续使用寿命超过30天;(3)高度专一;(4)用于测定发酵过程赖氨酸浓度变化,结果与瓦氏呼吸仪的数据平行,相关性良好。     

L—赖氨酸高产菌株选育的研究

L-赖氨酸产生菌钝齿棒杆菌（Corynebacteriumcrenatum）N30－25菌株经紫外线诱变处理,分别在含有不同浓度的七叶苷的培养基上进行筛选,经摇瓶多次复筛获得了3株高产变异菌株。对这3株菌在相同发酵条件下进行发酵生产L－赖氨酸,与出发菌株比较,产量提高了22－31％,经过3次传代,产生L－赖氨酸能力仍很稳定。     

谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度近红外模型的建立

目的:建立谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度近红外模型,为实现谷氨酸棒杆菌发酵生产亮氨酸的发酵过程自动化控制提供理论基础和实践依据。方法:首先在5 L发酵罐中进行亮氨酸发酵,每隔一段时间采集发酵液样品,用高效液相色谱精确分析各样品中的亮氨酸实际浓度,再利用近红外分析仪和相关软件,对各样品进行近红外光谱扫描分析,并通过近红外光谱分析软件进行数据处理,建立谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度的近红外预测模型,最后通过外部检验方法检验模型的准确性。结果:结合偏最小二乘法,在波长为9043.3~7489.1 cm-1、减去一条直线作为光谱预处理的条件下,获得谷氨酸棒杆菌发酵过程中亮氨酸浓度最优近红外预测模型。该模型交叉验证误差均方根(RMSECV)、决定系数(R2)以及剩余预测偏差(RPD)分别为1.29 g/L、0.977和4.55。结论:经过验证,该模型的准确性和可靠性较强,实际值与预测值之间的误差较小,能够较好地检测发酵过程中的亮氨酸浓度。     

测定L—赖氨酸的专用酶电极

自Trichoderma viride Y244—2的L—赖氨酸2—氧化酶固定于明胶载体后,固定在PO_2传感器上。所获酶电极用于连续流动系统,以便测定发酵罐内L—赖氨酸浓度。由于酶载体的性质所定,样品氧含量与信号的关系最小。酶电极的应答(response)确定在0.2mM到0.4mM赖氨酸浓度。用其他氨基酸试验了赖氨酸的特性。赖氨酸电极酶膜可用3000次贮存6个月稳定性良好。     

初始装液比例对赖氨酸产量的影响分析

L-赖氨酸发酵过程中合理且充分供氧是提高发酵产量主要途径之一。大型发酵罐的供氧主要取决搅拌、通气量和装液比例等。通过分析初始装液比例对赖氨酸发酵的影响,发现不同初始装液比例的发酵规律。结果表明,合适的初始装液比例(55%)在相同发酵周期内可以有效提高产量13.54%。     

L-赖氨酸高产菌的选育及发酵培养基的优化

目的:获得L-赖氨酸高产菌及得到最优的发酵培养基.方法:以黄色短杆菌(Brebvibacterium flavum)XQ-8为出发菌株,经硫酸二乙酯(DES)、亚硝基胍(NTG)逐级诱变处理,在发酵培养基中添加乙酸和乙醇,在发酵过程中添加吐温-80和二甲基亚砜.结果:获得一株L-赖氨酸高产菌XQ-89(SGгVal-),摇瓶发酵72h赖氨酸产量达到77g/L,对乙酸、吐温-80和玉米浆三因素利用响应面分析法(Response Surface Methodology)对其添加量进行优化.当乙酸、吐温-80及玉米浆的添加量分别为0.32%、0.66%、1.5%时赖氨酸达到94g/L,比优化前提高22.1%.结论:筛选的(SGгVal-)标记是有利于L-赖氨酸的积累,添加乙酸和吐温-80对提高L-赖氨酸的产量是有效的.     

采用最小二乘支持向量机的青霉素发酵过程建模研究

生化过程通常是严重非线性和时变的复杂动态系统,而且重要过程参数缺少在线测量仪表,对其建立机理模型往往非常耗时和困难。采用最小二乘支持向量机(LS_SVM)并以Pensim仿真平台为例对青霉素发酵这一典型生化过程进行建模研究。给出了LS_SVM参数的调整策略和分析结果,建立了青霉素产物浓度、菌体浓度和底物浓度等重要过程变量的在线预报模型。仿真结果表明用LS_SVM建立的在线预报模型拟合误差小,推广性能好,可以作为发酵过程的进一步控制和优化的参考依据。     

木糖醇发酵状态估算、过程预测与优化

运用广义对数方程拟合不同初始木糖浓度(4.73～94.71g/L)下的木糖醇发酵过程,借助于均匀设计综合考察构建神经网络时第一、二隐层单元数、学习速度、初始权矩阵对模拟结果的影响及不同的初始状态变量对木糖醇发酵过程的影响,建立了一个能够很好地用于不同初糖浓度下木糖醇发酵状态估算和过程预测的四层6-7-6-3拓扑构型的神经网络模型,提出了对改善木糖醇发酵有指导意义的优化方案。     

重组类人胶原蛋白工程菌补料发酵过程建模

对产类人胶原蛋白的重组大肠杆菌Escherichia coli(E. Coli) 的批式和分批-补料培养动力学进行了研究。通过检测发酵过程的基质浓度、菌体量和产物浓度,建立了一组反映发酵的动力学模型,并考虑了非工程菌存在的影响,分析了细胞生长、底物消耗、基因工程产物生成的过程,结果显示该动力学模型可以很好的拟合发酵过程。     

用细胞融合法和重组DNA技术提高赖氨酸的产量

赖氨酸是八大必需氨基酸之一,对食品工业、饲料工业有意义。改进赖氨酸的发酵生产,多年来均采用分离野生菌及物理化学的诱变,使赖氨酸的单位发酵产率有了很大的提高。还有利用代谢调控的方法,例如使谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)成为高丝氨酸缺陷型,在适宜的发酵条件下能产生大量的赖氨酸。按重量计,每消耗25-30％的葡萄糖,每升发酵液可收获75克赖氨酸。     

木糖醇发酵状态估算,过程预测与优化

运用广义对数方程拟合不同初始木糖浓度（４７３～９４７１ｇ／Ｌ）下的木糖醇发酵过程,借助于均匀设计综合考察构建神经网络时第一、二隐层单元数、学习速度、初始权矩阵对模拟结果的影响及不同的初始状态变量对木糖醇发酵过程的影响,建立了一个能够很好地用于不同初糖浓度下木糖醇发酵状态估算和过程预测的四层６７６３拓扑构型的神经网络模型,提出了对改善木糖醇发酵有指导意义的优化方案。     

赖氨酸流加发酵最优控制的研究

在赖氨酸发酵动力学模型和庞特里金明小值原理的基础上,得出流加发酵的最优化底物流加方式。并进一步对流加发酵的全过程进行了分析,得出了在实际控制中较为可行的流加发酵全过程的总控制策略,实际控制表明在小型反应器中赖氨酸产生菌FB42的发酵水平为81．6g／l。、转化率为0．418％、生产强度为1．16g／h·L,和分批发酵相比分别提高了45．4％、9．7％和28．4％。     

柠檬酸发酵的数学模型研究

对柠檬酸发酵过程中菌体生长、基质消耗及产物生成的动力学进行了研究,得到了描述柠檬酸发酵过程的数学模型,并蹦实验统计数据为基础,通过对模型进行分析,推断了模型参数,同时用实验结果对模型进行了验证,结果表明模型计算与实测结果拟合良好,从而显示所建立的模型基本正确地描述了柠檬酸发酵过程,这对应用电子计算机控制发酵过程,实现发酵过程的最佳化有着重要意义。     

Logistic模型在不同还原糖初始浓度乙醇发酵中的应用

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)利用可发酵性糖生成乙醇的过程与效率受多种环境因素的影响。研究乙醇形成的动力学有利于理性认识乙醇形成机理,为放大与优化工艺条件提供理论指导。对Logistic模型方程重新参数化,将酵母生长动力学方程类比乙醇生成动力学,拟合性很好,对不同初始浓度还原糖的乙醇同步糖化发酵过程进行Logistic模型方程模拟,给出了乙醇浓度的显式函数模型,用310g/L玉米粉物料浓度的同步糖化发酵工艺,首次揭示在酿酒酵母工业菌株能够承受的一定的糖化醪还原糖浓度范围内,尽可能提高还原糖浓度至上限,可以缩短发酵周期,提高可发酵性糖转化为乙醇的转化率。这对于优化乙醇工业生产工艺条件、提高生产效率具有较重要的实践指导意义与应用价值。     

赖氨酸发酵过程溶氧控制研究

L-赖氨酸是当前国内外全价配合饲料的主要添加剂,具有提高饲料利用率,促进动物生长和改进肉质的功效。近年来,随着养殖业、饲料业等行业的迅猛发展,国内市场对赖氨酸的需求量大大增加。当前,赖氨酸的生产主要以发酵法为主,本文重点对目前赖氨酸发酵过程中溶氧的控制进行分析,综述了工业改善溶氧的措施。     

纤维堆囊菌SoF5-76产埃博霉素B分批发酵动力学研究

埃博霉素发酵生产体系复杂,且生产菌株较难操作,导致发酵参数测定困难,迄今为止未见关于埃博霉素发酵动力学方面的报道。利用5 L发酵罐,对纤维堆囊菌(Sorangium cellulosum)产埃博霉素B(Epothilone B)的分批发酵动力学进行了研究,整个发酵过程中维持温度30℃、p H7.4。发酵结束时,菌体干重达3.00 g/L,埃博霉素B产量达18.20 mg/L,葡萄糖含量为0.049g/L。基于Logistic方程和Luedking-Piret方程,利用MATLAB软件对其进行非线性拟合,构建了菌体生长、埃博霉素B合成和葡萄糖消耗的动力学模型。结果表明,该组模型能较好的拟合发酵过程。     

一株AEC^hrL—赖氨酸产生菌

从乳糖发酵短杆菌Brevibacterium Lactofermentum2645菌株出发选育L-赖氨酸产生菌,经分离复壮后,用硫酸二乙酯(DES)诱变处理,由添加S-(2-氨基乙基)—L—半胱氨酸(AEC)和L-苏氨酸的药物平板定向筛选,最后获得了一株L—赖氨酸高产菌E_(16-2)(AHV~(hr)SAM~gAEC~(hr))。进而通过正交试验、工艺条件试验最终获得了该菌株的最佳发酵条件,并考查了在此条件下的L-赖氨酸发酵过程,结果表明该菌具有生长、耗糖、产酸速度快、发酵周期短的明显特点。     

链霉菌Streptomyces sp. M-Z18转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸的研究

目的:考察不同细胞培养方式对Streptomyces sp. M-Z18转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸过程的影响。方法:利用两阶段细胞培养和发酵过程流加方式,建立了两阶段细胞培养转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸以及转化前体L-赖氨酸耦合甘油发酵生产ε-聚赖氨酸的策略。结果:(1)两阶段细胞培养转化前体L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸策略实现ε-PL积累15 g/L, 转化L-赖氨酸3 g/L;(2)转化前体L-赖氨酸耦合甘油发酵生产ε-聚赖氨酸策略使得ε-PL产量达到33.76 g/L,单位菌体的合成能力提高37.8%,转化L-赖氨酸4 g/L。这表明,上述两种方式下前体L-赖氨酸都能够被Streptomyces sp. M-Z18转化合成ε-聚赖氨酸,但转化效率还有待进一步提高。意义:揭示了Streptomyces sp. M-Z18合成ε-聚赖氨酸的限速步骤在于初级代谢产物L-赖氨酸的合成,这为后续利用代谢工程手段改造菌株提供了方向。