自絮凝酵母SPSC01悬浮液的流变行为

用旋转黏度计测定了自絮凝颗粒酵母悬浮液的流变特性,并考察了其流变特性的影响因素,如菌体生物量、葡萄糖质量浓度、温度等。结果表明：自絮凝颗粒酵母悬浮液呈假塑性非牛顿流体,其流变特性服从幂律指数模型,随着菌体浓度的增大,稠度系数增大,流动行为指数减小;絮凝悬浮液的表观黏度随着糖浓度的增加有所增加,同一生物量下稠度系数k随着糖浓度的增加而增加,流动行为指数n随着糖浓度的增加变化很小,悬浮液的表观黏度随着温度的升高而降低;相同生物量下的流变指数随温度的升高而升高,而稠度系数随温度升高有所下降。     

絮凝颗粒粒度分布对自絮凝酵母SPSC01乙醇耐受能力的影响

利用激光聚焦反射式颗粒测量系统, 通过调节不同的搅拌速率, 得到了分批补料培养条件下粒度分布不同的四个絮凝酵母SPSC01颗粒群体, 进而对絮凝颗粒群体分布对乙醇耐受性进行了系统研究。经过6 h、20%乙醇的冲击, 颗粒粒度为100、200、300和400 mm的自絮凝酵母SPSC01的存活率分别为3.5%、26.7%、48.8%和37.6%。这表明不同粒度分布的絮凝颗粒群体乙醇耐受性具有明显差别, 在一定粒度范围内乙醇耐受性达到最高, 乙醇耐受性最高的酵母群体的乙醇得率系数85.5%, 比乙醇耐性最低的颗粒群体提高了7.2%。粒度为100、200和300 mm的自絮凝酵母颗粒群体总麦角固醇、游离麦角固醇及海藻糖含量与粒度大小成正相关, 但在粒度为400 mm的絮凝颗粒群体中总麦角固醇、游离麦角固醇及海藻糖含量呈下降趋势, 与其乙醇耐性低于300 mm絮凝颗粒的结果相一致。对细胞膜透性的研究表明, 颗粒粒度为300 mm的絮凝酵母颗粒细胞膜通透性(P′)最低, 分别仅为颗粒粒度为100 mm和200 mm颗粒群体的43%和52%, 表明粒度分布不同的絮凝颗粒群体乙醇耐性的差别与细胞膜透性密切相关。     

自絮凝酵母SPSC01在组合反应器系统中酒精连续发酵的研究

建立了一套由四级磁力搅拌发酵罐串联组成、总有效容积4000mL的小型组合生物反应器系统 ,其中一级罐作为种子培养罐。以脱胚脱皮玉米粉双酶法制备的糖化液为种子培养基和发酵底物 ,进行了自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵的研究。种子罐培养基还原糖浓度为100g L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 和KH₂PO₄ 各 20g L ,以0.017h^-1 的恒定稀释速率流加 ,并溢流至后续酒精发酵系统。发酵底物初始还原糖浓度 220g/L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 15g/L和KH₂PO₄2 5g/L ,流加至第一级发酵罐 ,稀释速率分别为 0.017、0.025、0.033、0.040和0.05 0h^-1。实验数据表明 ,自絮凝颗粒酵母在各发酵罐中呈部分固定化状态 ,在稀释速率0.040h^-1 条件下 ,发酵系统呈一定的振荡行为 ,其他四个稀释速率实验组均能够达拟稳态。当稀释速率不超过 0 0 33h^-1 ,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到 12 % (V/V)以上 ,残还原糖和残总糖分别在 0 11%和 0 35 % h^-1,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到12%（V/V）以上,残还原糖和残总糖分别在0.11%和0.35%（W/V）以下。在稀释速率为0.033h^-1时,计算发酵系统酒精的设备生产强度指标为3.32（g·L^-1·h^-1）,与游离酵母细胞传统酒精发酵工艺相比,增加约1倍。     

红酵母RY-2001最适生长条件的研究

通过比较碳源、氮源以及装液量对红酵母RY 2 0 0 1摇瓶培养的生物量影响 ,得出最适合其生长的碳源、氮源、装液量 ;同时通过正交实验得到它们的最适比例。实验结果表明最适培养条件 :NaNO3 2 % ,蔗糖6 % ,MgSO40 .6 % ,酵母膏 1.5 % ,2 5 0mL锥形瓶装培养基 5 0mL ,最适培养温度 2 8℃ ,15 0r/min ,振荡培养 36h左右达到最高生物量 2 1.6 7g/L。     

自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵耦合酵母回用工艺的研究

模拟现有酒精发酵行业普遍采用的多级发酵罐串联系统,建立了一套由三级串联操作的搅拌式发酵罐和两个沉降罐组成的反应器系统,以脱胚脱皮玉米粉双酶法制备的糖化液为发酵底物,培养基初始还原糖浓度为220g/L,添加(NH4)2HPO41.5g/L和KH2PO42.5g/L,以0.057h-1的恒定稀释速率流加,将自沉降浓缩后的酵母乳先后经活化和不活化两种方式处理并循环至第一级发酵罐,系统在两种操作条件下分别达到了拟稳态。实验结果表明活化处理对改善发酵工艺技术指标方面发挥了显著的作用,发酵终点乙醇浓度达到101g/L,还原糖和残总糖分别在3.2和7.7g/L左右,发酵系统的设备生产强度指标为5.77g/(L.h),与无酵母回用的搅拌式反应器系统中自絮凝颗粒酵母乙醇发酵工艺相比,提高了70%。     

自絮凝颗粒酵母酒精高浓度连续发酵的研究

在四釜串联气升环流悬浮床生物反应器系统中 ,进行了絮凝颗粒酵母酒精连续发酵的研究。以CO2 为驱动动力 ,发酵液液蒸馏废液全循环 ,稀释率为 0 2 h。发酵成熟醑酒精平均浓度为 96 6g L ,残余还原糖和总糖分别为 1 2g L和 4 1g L。     

发酵抑制物对絮凝酵母戊糖发酵的影响

将絮凝剂加入酵母溶液中,使酵母絮凝成颗粒以此作为固定化酵母进行戊糖发酵。研究了常见发酵抑制物(甲酸、乙酸、糠醛和乳酸等)对絮凝酵母发酵木糖的影响。结果表明:在60.0g/L木糖发酵液中,经过24h发酵,木糖利用率达94.6%,当分别添加抑制物甲酸、乙酸、糠醛、乙醇和乳酸时,聚氧乙烯絮凝酵母分别对其的耐受浓度为0.5、0.5、1.0、30.0和8.0g/L。当抑制物添加量超过各自的耐受浓度后,对絮凝酵母发酵会产生明显的抑制作用。     

废糟液全循环条件下絮凝酵母乙醇连续发酵

丙酸是以玉米为原料自絮凝酵母乙醇连续发酵系统废糟液全循环过程中积累的主要抑制物。基于丙酸对酵母细胞抑制机理,开发了3种废糟液全循环条件下乙醇连续发酵工艺策略。首先根据高温导致丙酸生成的现象,去除了物料灭菌环节,使发酵液丙酸浓度显著降低,生物量和乙醇浓度分别提高了59.3%和7.4%。其次,以丙酸浓度达到半数抑制浓度(IC50)40 mmol/L为目标,通过拟合丙酸积累数据预测废糟液全循环的最长运行时间,发酵装置运行应控制在此时间范围内。再次,较低的环境pH值提高了丙酸毒性,而实验证明发酵液pH为5.5时,丙酸对细胞生长的抑制影响最小,因此控制发酵过程中的pH有利于弱化丙酸毒性。     

絮凝颗粒酵母均匀悬浮体系生长动力学的研究

利用粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)变异株自身絮凝形成的颗粒,作为细胞固定化方法。以双酶法制备的淀粉耱化液为底物,在有效容积2．35L的小型悬浮床生物反应器中连续生产酒精。研究了微量供氧条件下该絮凝颗粒酵母均匀悬浮体系的生长动力学,获得了描述其生长规律的模型方程。     

高生物量富硒酵母的选育及培养条件初步优化

通过筛选、单倍体分离、诱变和原生质体融合,从融合子中选育了一株高生物量富硒酵母菌株（编号为ZFF-28）,其细胞硒总含量分别是原始亲株ZY-67和ZY-198的2.8倍和2.0倍。通过单因素实验和正交试验设计,确定了优化培养条件：6%糖浓度的蔗糖糖蜜,添加0.5% (NH4)2SO4、0.1% H3PO4、60μg/mL Se,pH60～6.5,装液量50mL/250mL三角瓶,接种量10%,培养时间25h。在优化培养条件下,菌株ZFF_28的生物量可达8.2g/L,细胞中硒的含量达2050μg/g,硒总含量达到了16810μg/L,是培养条件优化前的1.3倍。细胞硒含量的91%为有机硒。     

红酵母NZ-01发酵条件的优化

以红酵母菌株NZ-01为试验菌株,研究其发酵工艺与中试生产。采用摇瓶发酵优化的方式,研究培养基组分与发酵工艺条件对该菌发酵的影响,并进行中试放大生产。结果显示,该菌最适生长培养基组分为葡萄糖10g/L,蔗糖10g/L,酵母膏10g/L,牛肉膏2.5g/L;色素合成最适培养基组分为葡萄糖15g/L,蔗糖10g/L,酵母膏2.5g/L,牛肉膏5g/L。最适生长起始pH值为6.0,最适接种量为8%,生长周期为44h;最适色素合成起始pH值为7.0,最适色素合成接种量为8%,色素合成周期为48h。发酵优化后的色素产量3.88μg/mL较优化前1.71μg/mL提高了127%。中试产量达3.05μg/mL。红酵母菌NZ-01优化后的发酵条件可以应用于中试生产虾青素,有规模化生产应用潜力。     

鞘氨醇单胞菌TP-3合成新型生物聚合物Ss的发酵条件优化

鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)TP-3能合成一种具有增稠性、假塑性、成凝胶特性和乳化性能的新型生物聚合物Ss。运用单因素实验和均匀设计法对菌株TP-3合成聚合物Ss的发酵条件进行优化, 实验结果表明, 培养基组成为葡萄糖41.2 g/L, 豆饼粉2.0 g/L, NaCl 0.85 g/L, K2HPO4 1.46 g/L, MgSO4 0.12 g/L, MnCl2 0.0075 g/L, FeSO4 0.002 g/L, 初始pH为7.0, 在27°C, 180 r/min的条件下摇床培养60 h, 聚合物Ss的产量达到21.5 g/L。该聚合物生产成本低, 在油田开发中极具应用前景。     

Optimization of bio-hydrogen production from biodiesel wastes by Klebsiella pneumoniae

Biodiesel wastes containing glycerol were utilized by Klebsiella pneumoniae DSM 2026 to produce hydrogen. The optimization of medium components was performed using both Plackett-Burman and uniform design methods. Using the Plackett-Burman design, glycerol, yeast extract, NH(4)Cl, KCl and CaCl2 were found to be the most important components, which were further investigated by uniform design and second-order polynomial stepwise regression analysis. The optimized medium containing 20.4 g.L(-1) glycerol, 5.7 g.L(-1) KCl, 13.8 g.L(-1) NH(4)Cl, 1.5 g.L(-1) CaCl(2) and 3.0 g.L(-1) yeast extract resulted in 5.0-fold increased level of hydrogen (57.6 mL/50 mL medium) production compared to initial level (11.6 mL/50 mL medium) after 24 h of fermentation The optimization of fermentation condition (pH, temperature and inoculum) was also conducted. When the strain grew in the optimized medium under optimal fermentation condition in a 5-L stirred tank bioreactor for batch production, hydrogen yield and production reached 0.53 mol/mol and 117.8 mmol/L, respectively. The maximum hydrogen evolution rate was 17.8 mmol/(L.h). Furthermore, 1,3-propanediol (6.7 g.L(-1)) was also obtained from the liquid medium as a by-product.     

Determination of Growth and Glycerol Production Kinetics of a Wine Yeast Strain Saccharomyces cerevisiae Kalecik 1 in Different Substrate Media

Summary Glycerol has been known as an important by-product of wine fermentations improving the sensory quality of wine. This study was carried out with an endogenic wine yeast strain Saccharomyces cerevisiae Kalecik 1. The kinetics of growth and glycerol biosynthesis were analysed at various initial concentrations of glucose, fructose, and sucrose in a batch system. Depending on the determined values of Monod constants, glucose (K_s = 28.09 g/l) was found as the most suitable substrate for the yeast growth. Initial glucose, fructose and sucrose concentrations necessary for maximum specific yeast growth rate were determined as 175 g, 100 l, and 200 g/l, respectively. The yeast produced glycerol at very high concentrations in fructose medium. Fructose was determined as the most suitable substrate for glycerol production while the strain showed low tendency to use it for growth. S. cerevisiae Kalecik 1 could not produce glycerol below 200 g/l initial sucrose concentration. When natural white grape juice was used as fermentation medium, maximum glycerol concentration and dry weight of the yeast were determined as 9.3 g/l and 11.8 g/l, respectively.     

均匀设计法优化烟管菌产漆酶培养基

应用均匀设计、二次多项式逐步回归分析对烟管菌(Bjerkandera adusta)WZFF.W-Y11产漆酶液态发酵培养基进行优化。结果表明,培养基组成为麸皮水解液1%、淀粉24.0g/L、葡萄糖24.0g/L、豆饼粉4.8g/L、NH4Cl3.2g/L、KH2PO43.2g/L、MgSO4.7H2O0.2g/L、CuSO4.5H2O0.006g/L,起始pH6.5,在28℃、150r/min、250mL的摇瓶培养条件下可以稳定地获得9672U/L的漆酶活力。     

红树林放线菌0616167的生长特性及发酵条件优化

菌株0616167是分离自红树林的具细胞毒活性的放线菌。研究表明,该菌最适生长的NaCl浓度是6％,能够耐受最高的NaCl浓度为20％;当盐度为0～3％时,细胞毒活性最高。通过正交试验法对发酵条件的优化,得出有利于细胞毒活性的最佳碳源、氮源、通氧量及发酵时间分别为：葡萄糖20g,硝酸钾15g,装液量为75mL/250mL三角瓶,发酵时间5d。通过优化,细胞毒活性提高了3倍。     

锌酵母分批流加发酵动态优化

对锌酵母分批流加发酵过程的控制变量反应温度和pH的动态最优化进行研究。基于酵母流加发酵有抑制的状态模型．通过龙格一库塔法计算微分方程组、单纯形法优化对模型参数进行估计。采用不同的温度和pH控制策略进行研究,由此获得动力学模型参数与温度和pH关系的回归模型。在此基础上,以极大值原理、梯度法优化求解以获得最高锌酵母产量为目标的最优温度和pH分布T*（t）、pH*(t)。实验验证,在T*(t)和pH*(t)下操作,锌酵母产率可提高13.7％。