酿酒酵母X330高浓度发酵时耐酒精性能的初步研究

在完全合成培养基条件下,就渗透压保护剂和营养物质对一株产高浓度酒精的酿酒酵母X330高浓度发酵时耐酒精性能的影响进行了初步研究。结果表明,与渗透压相比,营养缺乏对酿酒酵母高浓度发酵时酒精耐受性能可能起着更为关键和重要的作用。发酵培养基中各营养元素对耐酒精性能的影响不同,由高到低的顺序是酵母抽提物>蛋白胨>硫酸镁>维生素C=磷酸二氢钾>氯化钙=硫酸铵。渗透压保护剂(甘氨酸和脯氨酸)能有效提高菌体酒精耐受性能。当甘氨酸添加浓度为20mmol/L或脯氨酸添加浓度为10mmol/L时,发酵终点酒精浓度最高,菌体于30℃在18%(V/V)酒精冲击下的存活率最大,且均高于对照组(未添加甘氨酸且未添加脯氨酸)水平,但甘氨酸的促进作用强于脯氨酸。     

不同pH调节剂对产琥珀酸放线杆菌NJ113发酵产丁二酸的影响

在3L发酵罐中分别采用不同的碱性物质作为pH调节剂,考察其对产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes NJ113厌氧发酵制备丁二酸的影响。结果表明:Ca2+、NH4+调节剂对菌体生长代谢有较大阻碍作用,丁二酸产量较低;采用含Na+调节剂,在发酵中后期菌体出现絮凝现象严重,且产丁二酸能力骤降;采用含Mg2+调节剂,整个发酵过程菌体代谢旺盛,发酵效果较佳。根据各碱性物质的调节能力以及对菌体生长代谢的影响,选择NaOH、Mg(OH)2和Na2CO3、Mg(OH)2分别作为混合碱组分调节pH,并对两组混合碱中各物质的质量比例进行优化。结果表明,以NaOH、Mg(OH)2混合,两者质量比为1:1时,发酵效果最好,丁二酸质量浓度高达到69.8g/L,质量收率74.5%。该种混合碱配比可有效替代碱式MgCO3调节pH,既达到高产丁二酸的目的,又可降低生物制备丁二酸的成本。     

酒精酵母在连续发酵中的振荡行为研究

初步分析酒精酵母在连续发酵中的振荡行为的产生条件及产生机理。通过改变稀释率、pH值、溶氧和进料葡萄糖浓度等条件 ,观察不同操作条件对酒精酵母菌生长和代谢行为的影响。在 10～ 15 g/L的较低葡萄糖浓度 ,0 .10～ 0 .2 0h-1的较低稀释率 ,以及 70 %左右的适度的溶氧浓度等发酵条件下 ,酒精酵母会出现同步的代谢振荡现象。一定条件下 ,菌体浓度处于振荡状态 ,残余葡萄糖浓度不可测或在很低水平振荡 ,这些发现预示着控制机制的新发展。     

酿酒酵母呼吸缺陷型和野生型酒精发酵特性的比较分析*

比较了酒精发酵生产菌株IFFI1300及其呼吸缺陷型突变株在酒精产量、发酵动力学、耐酒精能力及与酒精发酵相关的乙醇脱氢酶活性等方面的特性。结果表明：1)发酵终期的酒精产量,45株呼吸缺陷型的平均值与野生型没有显著性差异;但部分缺陷型的酒精产量高于野生型。2)酒精发酵动力学结果显示,呼吸缺陷型酒精产生速度略高于野生型。3)单位重量干菌体的乙醇脱氢酶活性,呼吸缺陷型高于野生型。以上结果提示：呼吸缺陷型用于酒精发酵以提高酒精产量和缩短发酵周期是有潜力的。4)单位体积发酵液的乙醇脱氢酶活性则野生型高于呼吸缺陷型,主要原因在于呼吸缺陷型的生物量明显低于野生型。5)呼吸缺陷型菌株之间的耐酒精能力差别很小,耐酒精能力的高低与酒精产量的高低没有明显的正相关性。一般的,酒精产量高的菌株耐酒精能力较强。在实验结果的基础上,对呼吸缺陷型用于酒精发酵的优越性和可行性进行了讨论。     

采用细菌使酒精发酵

<正> 近年来,随着发酵法生产酒精的发展,人们对采用细菌进行酒精发酵很感兴趣。很多细菌在好气和厌气下都能产生酒精。但归纳起来有三条代谢途径导致酒精产生。一是 Embden-Meyerhof 途径;另一是 Entner-Doudoroff 途径;再一是细菌的异型发酵途径。由于发酵类型不同,其能量产率的差异也很大。按代谢特点对细菌进行分类仅具有基础研究     

微生物转化稻草、蔗渣产生酒精

利用生物转化纤维素物质生产酒精,已经引起各国有关科学家的普遍重视。最近M. V. Deshpande等(印度)报道:他们把稻草和蔗渣先用2N NaOH在30℃处理48小时脱除木质素,然后再用微生物发酵生产酒精。作者比较了两种转化方法,第一种是把蘑化和酒精发酵分开进行,先用齐整小核菌UV 8在50℃,pH4.5糖种48小时,然后接种酿酒酵母(NCI M3095)在30℃保温一段时间进行酒精发酵。第二种是把糖化和酒精发酵同时进行。在40℃pH4.5糖化/酒精发酵(酿酒酵母NCI M3078)同时进行48小时后再30℃保温一段时间。     

尿素对热带假丝酵母(Candida tropicalis)多倍体变种形成微体的影响

对热带假丝酵母(Candida tropicalis)多倍体变种NP_(co)N22的超显微形态、结构和长链二元酸合成的关系进行了研究。烷烃能诱导热带假丝酵母微体(microbody)的形成。在适量尿素(0.1％)存在下的烷烃发酵能合成大量长链二元酸,同时菌体内有很多微体出现,但在过量尿素(0.2％)存在下,则长链二元酸的合成和微体的形成均受抑制,说明微体的存在是长链二元酸合成的必要条件。由于微体对烷烃的利用和长链二元酸的合成有关,ω氧化酶系也可能定位于微体上。 在过量尿素(0.2％)存在下,微体的形成和长链二元酸的合成都被抑制,尿酸氧化酶也明显降低,但过氧化氢酶和D-氨基酸氧化酶都比适量尿素(0.1％)培养的菌体显著增加。这些结果指出,微体的出现和这三种所谓微体的“标志酶”的活力是不平行的。因此“标志酶”的提法值得商榷。     

进化代谢选育高渗透压耐受型产琥珀酸大肠杆菌

在以碳酸钠为酸中和剂的大肠杆菌两阶段发酵产琥珀酸的过程中,由于Na+的积累造成发酵体系中渗透压的提高,严重抑制了琥珀酸的产物浓度。为了增强大肠杆菌对渗透压的耐受性,考察了利用进化代谢方法筛选高渗透压耐受型高产琥珀酸大肠杆菌菌株的可行性。进化代谢系统作为一种菌株突变装置,可以使菌体在连续培养条件下以最大的生长速率生长。以NaCl为渗透压调节剂,通过在连续培养装置中逐步提高NaCl浓度使菌体在高渗透压条件下快速生长,最终得到了一株高渗透压耐受型琥珀酸生产菌株Escherichia coli XB4。以碳酸钠为酸中和剂,在7 L发酵罐中利用Escherichia coli XB4进行两阶段发酵,厌氧培养60 h后,琥珀酸产量达到了69.5 g/L,琥珀酸生产速率达到了1.81 g/(L.h),分别比出发菌株提高了18.6%和20%。     

木薯和玉米原料丁醇发酵中丁醇丙酮质量比的图论理论计算及其验证

在丁醇发酵产溶剂阶段,乙酸和丁酸的生成途径、消耗途径同时存在,各自形成一个闭环路径。本研究利用图论对丁醇发酵中丁醇丙酮质量比进行了理论计算,并对以木薯和玉米为原料的丁醇发酵进行了模拟计算,结果表明:丁酸闭环路径(L2环)的代谢强度是影响丁醇丙酮质量比的主要因素,并且L2环的代谢强度越弱,丁醇丙酮质量比越高;与玉米原料丁醇发酵相比,木薯原料发酵的m(丁醇)/m(丙酮)提高了16.7%。实验结果证实了以上计算结果:在传统发酵、油醇萃取发酵和生物柴油萃取发酵中,以木薯(适时添加酵母浸粉)为原料的发酵批次与以玉米为原料的发酵批次相比,由于其丁酸闭环路径代谢强度较弱,相应发酵方式下丁醇丙酮质量比分别提高了12.9%、61.4%和6.7%,而且两种原料相应发酵方式的丁醇总产量和生产效率基本持平。另外,高丁醇丙酮质量比的木薯发酵所得改良型生物柴油中丁醇浓度与玉米发酵的相比提高了16%,性能得到进一步提高。     

酶和发酵工程

<正>列述了对由莫斯科食品工业工艺学院和全苏发酵产品科学研究所收集的48株酿酒酵菌种的研究结果。根据菌体和蛋白质的积聚量和酒精的耗量,从培养基中分离出两株最佳的酵母菌种M和K。观察到,在酒精的原始浓度为基     

铁皮石斛叶片光合作用的碳代谢途径

 利用LI-6400光合测定系统测定了不同天气条件下铁皮石斛（Dendrobium officinale）叶片24h CO2吸收的动态以及CO2吸收对光强和温度的响应。晴天的白天和夜间铁皮石斛都能吸收CO2,中午CO2吸收速率为负值, CO2的交换方式具景天酸代谢途径(CAM)的特点。阴雨天,只有白天吸收CO2,夜间表现为暗呼吸,光合作用碳代谢的途径为C3途径。在多云的天气条件下,白天吸收CO2,并持续至日落后。夜间21∶00仍有CO2吸收,23∶00以后至次日凌晨处于暗呼吸状态。在500 μmol·m-2·s-1光照件下,20℃出现最大CO2吸收值。在夜间,25℃时CO2的吸收速率最高。有光和无光条件下,低温或高温引起CO2吸收速率下降均为非气孔因素所致。晴天上午,铁皮石斛叶片的表观量子产额为0.035,光合补偿点为2.9μmol·m-2·s-1,饱和光强为500μmol·m-2·s-1,强光下出现光抑制现象。叶片受到强光预先照射后,即使光照减弱光抑制效应仍保持一段时间,致使光合补偿点升高,表观量子产额下降,相同光强下的CO2吸收效率降低。结果表明：铁皮石斛为兼性CAM植物,随着环境条件的变化,其光合作用在景天酸代谢途径(CAM)与C3途径间变化。     

pH对S-腺苷-L-蛋氨酸发酵的影响

研究了不同pH控制方式对S-腺苷-L-蛋氨酸(SAM)发酵过程及产量的影响。通过对发酵过程中不控制pH、控制恒定pH、两阶段控制pH和三阶段控制pH实验,研究了不同条件下对菌体干重、葡萄糖代谢和SAM产量的影响。控制合适的pH有利于菌体生长与SAM的生物合成,菌体生长最适pH为6.0,SAM转化最适pH为6.5,采用三阶段控制pH,使SAM产量比不控制pH提高了133%,比控制pH6.5提高了18.6%,比两阶段控制pH提高了10%。     

L-缬氨酸生物合成中的代谢流量分析

应用流量平衡模型 ,通过物料衡算和MATLAB线性规划方法得到了发酵中后期L 缬氨酸合成过程的代谢流量分步。代谢流分析结果表明 ,在分批培养生成L 缬氨酸的过程中 ,有62 8%的葡萄糖进入糖酵解途径生成L 缬氨酸 ,38 2 %进入HMP途径 ,仅 9 2 %的碳架进入TCA循环。实验条件下的代谢流 (58)与理想代谢流 (92 31 )相比 ,仍应从遗传改造和发酵控制方面降低TCA循环的代谢流 ,减少副产氨基酸的生成来进一步提高缬氨酸的产率。     

华根霉液态培养生产脂肪酶不同形态菌体的转录组差异分析

【背景】作为发酵工业中一类重要的生产菌株,丝状真菌目的产物的形成与菌体形态有着紧密的联系。华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021是从我国传统酿造浓香型白酒大曲中筛选到的一株丝状真菌,其生成的包括脂肪酶在内的酶蛋白具有较高的工业应用价值。【目的】华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021在脂肪酶液态发酵中形成两种不同形态菌体,发酵表现差异明显。本研究考察华根霉不同菌体形态及其细胞代谢在转录组水平的内在差异。【方法】基于RNA-Seq高通量转录组测序,分别对液态培养获得的不同形态华根霉菌体高表达和显著差异表达的转录基因进行功能分析。【结果】两种形态菌体转录组存在明显的差异。利用RPKM值对表达量最高的前20个基因进行分析,聚集态菌体高表达基因主要为不同类别的核糖体蛋白,而分散态菌体中与细胞形态相关的几丁质酶及与信号传导相关的基因也是高表达基因。在两种形态菌体显著差异表达的20个基因中,除了涉及代谢的基因有明显不同外,分散态菌体中也有一些涉及"细胞过程与信号"的基因上调表达显著。两种形态菌体中独有表达基因总体表达量均较低,但聚集态菌体独有表达基因在基因种类和表达量上都要明显高于分散态菌体。同时,转录分析表明,华根霉脂肪酶在聚集菌体中较高的生产水平与脂肪酶基因的高水平转录有关。【结论】菌体形态的差异显著影响了华根霉的转录组,不仅不同形态菌体高表达基因和显著差异表达基因有明显不同,而且功能相同的蛋白在不同菌体形态下也多是由不同基因表达,它们可能承担着不同的作用。总体而言,华根霉聚集态菌体中存在更为复杂的生理过程,而分散菌体中受到信号的传导和调控似乎更多。菌体形态的改变可能是细胞分化的结果,伴随着菌体对细胞微环境改变的一种响应。研究结果为深入了解丝状真菌形态分化的内在机制及其影响提供了一些线索。     

利用棉籽饼粉饴糖渣发酵生产VB_2

用发酵法生产核黄素(VB_2),常用棉病囊霉(Ashbra gossypii)和阿化假囊酵母(Eremothecium ashbyii)产生菌株的代谢产物。由于VB_2的分子式是C_(17)H_(20)O_6N_4,要求在发酵培养基中有较丰富的碳源和氮源。一般要求含碳源54.2％以上、氮源14.8％以上,以适应菌体的生长、繁殖和核黄素的合成。尤其是氮源,它是构成菌体细胞蛋白质和核酸的必需元素和形成代谢产物的重要原料。在选择发酵培养基的原料时,应当充分考虑。通常是用米糠油、骨胶、玉米浆和鱼     

L－精氮氨发酵动力学特性的分析研究

在2．6L自控小罐上用突变株971．1进行了L－精氨酸分批发酵,对涉及细胞群体代谢速率和代谢效率的发酵动力学行为进行了分析研究,内容有：(1)分析了该发酵过程的动力学类型,并提出了定量分类的“生长比速率双相比较法”;(2)在实验基础上组建了L－精氨酸发酵的数学模型,(3)通过对不同溶氧系数kLa条件下的菌体生长耗底物分数αx,、产物生成耗底物分数αp的分析比较,讨论了氧的供给对底物转化成L-精氨酸效率的影响。     

细胞膜磷脂脂肪酸组成对自絮凝酵母质膜ATP酶响应酒精刺激的影响及其与菌体耐酒精的关系

研究揭示细胞膜磷脂脂肪酸组成与质膜ATP酶在酵母菌耐酒精中的一种新颖关系。实验表明,细胞膜磷脂脂肪酸组成特点对生长于未添加酒精条件下的自絮凝颗粒酵母质膜ATP酶活性没有影响,但却明显影响生长于添加酒精(1％～10％,V／V)条件下的菌体质膜ATP酶对酒精激活的敏感性：预培养于添加0．6mmol／L棕榈酸、亚油酸、或亚麻酸条件下的菌体的质膜ATP酶的最大激活水平分别为各自酶的基态水平(未激活)的3．6、1．5和1．2倍,而对照组(预培养于未添加脂肪酸条件下的菌体)的相应值为2．3倍,酶产生上述最大激活水平时的酒精浓度分别为7％、6％、6％、和7％(V/V)。酶激活后米氏常数Km、最适pH和对钒酸钠(质膜ATP酶特异性抑制剂)的敏感性等性质不变,但最大反应速度υmax明显增加。实验表明,细胞膜磷脂脂肪酸组成特点对提高菌体的耐酒精能力越有利,则其质膜ATP酶被酒精激活的幅度越大,说明菌体耐酒精能力的提高与其质膜ATP酶对酒精激活的敏感性的增加密切相关。细胞膜磷脂脂肪酸组成会影响酵母菌质膜ATP酶对酒精激活的敏感性是观察到的新的实验现象。     

酵母菌发酵产生酒精和二氧化碳的简易实验

酵母菌属兼性厌氧真核微生物 ,在缺氧时进行酒精发酵 ,积累酒精和二氧化碳。那么 ,如何通过实验来证明酵母菌在缺氧的条件下 ,发酵的产物是酒精和二氧化碳 ?现介绍一种简易的实验方法 :1　酵母菌的培养繁殖　取一定量的发面 (约乒乓球大小的一团 )放入 2 0 0 m L的烧杯内 ,再倒入浓度为 5 %的葡萄糖溶液至烧杯的 1 0 0 m L的刻度处 ,用玻璃棒搅拌均匀。盖上培养皿盖后 ,放在温暖的地方培养 3～ 4 h,以增加菌体数量。2　发酵产物制备　取 1支较大的试管 (2 0 mm× 2 0 0mm) ,将上述烧杯内的培养液用玻璃棒搅拌后倒入试管中 ,倒至约距试管口…     

浅谈无氧呼吸与发酵

呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸(或发酵)两大类型。有氧呼吸是在有氧气参与的条件下进行的。而无氧呼吸和发酵一般都不需要氧气参与反应,鉴于这一点无氧呼吸有时被称为发酵,那么,它们是不是同义词呢在无氧条件下,生活细胞把某些有机物分解为不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程。这个过程用于高等植物和动物(包括人类),习惯于称为无氧呼吸,用于微生物,则惯称为发酵。具体事实如下。高等植物无氧呼吸可产生酒精,如苹果储藏久了,就会产生酒味,其过程与酵母菌的酒精发酵是相同的,反应如下: C_6H_(12)O_62C_2H_5OH+2CO_2+能量除了酒精以外,高等植物的无氧呼吸也可产生乳酸,例如,马铃薯块茎、甜菜块根、胡萝     

温度调节基因开关调控大肠杆菌发酵合成L-丙氨

【目的】L-丙氨酸的存在导致Escherichia coli的生长速率显著降低,最终会降低发酵过程中L-丙氨酸的体积合成速率。用温度调节基因开关(λpR-pL)高效、动态调控重组E. coli菌株菌体生长与L-丙氨酸合成过程,使两者相协调。【方法】以野生型E. coli B0016为出发菌株,敲除乙酸、甲酸、乙醇、琥珀酸、乳酸代谢产物合成途径以及丙氨酸消旋酶编码基因(ackA-pta、pflB、adhE、frdA、ldhA、dadX),获得菌株B0016-060B。将嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)来源的L-丙氨酸脱氢酶基因(alaD)克隆于pL启动子下游,并在B0016-060B菌株中表达,获得菌株B0016-060B/pPL-alaD,进行摇瓶和发酵罐发酵考察菌体生长和L-丙氨酸发酵性能。【结果】竞争代谢途径的敲除显著降低了副产物合成量,仅形成极少量的乙酸、琥珀酸和乙醇。28 °C下菌株B0016-060B/pPL-alaD几乎不合成L-丙氨酸,可保证菌体快速生长;而在42 °C下可高效合成L-丙氨酸。经发酵罐发酵,可合成67.2 g/L L-丙氨酸,体积生产强度达到2.06 g/(L·h)。【结论】通过发酵培养温度的简单切换,分阶段实现了细胞的快速增量和L-丙氨酸的高强度合成。