植物乳杆菌Lp-2的高密度发酵

高密度培养植物乳杆菌是制作其发酵剂的重要环节。首先,研究了不同的溶氧和pH对植物乳杆菌的分批发酵的影响。在分批发酵的基础上,为进一步提高发酵液中的菌体浓度,进行了补料分批发酵实验。最终通过对蔗糖反馈补料发酵试验对比改造获得了pH反馈补料发酵工艺。此发酵补料工艺可以控制蔗糖残糖量始终处于较低的水平,因此获得了最高的菌体产量。菌体干重达到13.56g/L,较分批培养提高90.05%。     

基于动力学模型的法夫酵母发酵生产虾青素的补料策略优化

对法夫酵母的不同补料发酵方式进行了研究.基于底物抑制模型,提出了一种优化的两阶段补料策略,用于法夫酵母产虾青素的高密度发酵.在发酵的延迟期和对数生长期早期,糖浓度控制在25 g/L左右,在此条件下,生物量可以达到最大,且时间缩短.在对数生长期后期及稳定期,糖浓度控制在5 g/L,虾青素的合成时间可以有效延长.与传统的补料方式相比,采用此补料策略取得了较好的发酵效果.发酵终点细胞干重达到23.8g/L,虾青素产量达到29.05 mg/L,分别比分批发酵提高了52.8%和109%.     

采用玉米秸秆水解糖和玉米浆发酵生产丁二酸

研究了以玉米秸秆水解糖为碳源,不同氮源条件下琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenesSF-9的丁二酸发酵产酸能力。结果表明玉米浆可以替代酵母膏作为丁二酸发酵的廉价氮源。厌氧摇瓶丁二酸发酵单因素试验,得到在初糖浓度50 g/L时,玉米浆的较佳用量为20 g/L。在5 L搅拌罐上,考察了不同初始玉米秸秆水解糖浓度对A.succinogenes SF-9发酵生产丁二酸的影响,结果显示高初始秸秆糖浓度对琥珀酸放线杆菌的生长有抑制作用。采用补料分批发酵,发酵60 h丁二酸的产量达到42.7g/L,丁二酸产率82.7%,生产强度0.81 g/(L·h)。丁二酸的产量和生产强度较分批发酵有明显提高。     

L-谷氨酸补料分批发酵的研究

对谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriuin glutamicum)HCJ46产L-谷氨酸的补料分批发酵条件进行研究.结果表明:最适初糖质量浓度和最佳残糖维持质量浓度分别为100和(10～20)g/L;对发酵控温方式进行研究,确定了最佳温度控制策略为0～8h维持32℃,8～16h维持34℃、16～32h维持36℃,同时发现相对溶氧控制在30%左右时产酸最高.在以上的优化条件下,L-谷氨酸产量从72g/L提高到95g/L,提高了31.9%.     

Lactobacillus kefiranofaciens流加发酵法生产开菲尔多糖

研究了开菲尔基质乳杆菌(Lactobacillus kefiranofaciens)在不同初始蔗糖浓度下的开菲尔多糖(Kefiran)分批发酵过程.结果表明,分批发酵过程不能实现Kefiran高产量、高底物转化率和高生产强度的相对统一.在此基础上,进一步考察分批补料、恒速流加和指数速率流加等不同培养方式对Kefiran发酵的影响.这几种培养方式都可以实现乳酸菌细胞和Kefiran的高产.综合比较,4g/(L·h)的蔗糖恒速流加为Kefiran生产较适宜的流加方式,细胞干质量浓度为63.6 g/L,Kefiran产量达到4.95 g/L.     

利用甘蔗糖蜜发酵生产花生四烯酸的研究

通过培养高山被孢霉利用糖蜜来发酵生产花生四烯酸(ARA),研究了不同甘蔗糖蜜预处理方法对ARA发酵生产的影响。研究表明:H2SO4法是最利于ARA发酵生产的糖蜜预处理方法。利用预处理的甘蔗糖蜜发酵生产ARA,通过单因素实验设计,确定了最优的培养条件,包括初始还原糖80 g/L,N源6 g/L,接种量20%,初始pH6.0和培养温度25℃,在此条件下发酵,干细胞质量、油脂含量、ARA产量和糖利用率分别达到28.5 g/L、11.7g/L、3.68 g/L和94.5%。     

基于pH的反馈补料方法在谷氨酸发酵中的应用

为简化谷氨酸发酵补料工艺,提出了一种新型的基于pH的补料方式。考察谷氨酸发酵过程中氨消耗量 (x) 和糖消耗量 (y) 发现,两者之间存在较好的线性关系 (y=7.4744x,R2=0.9989),以此为pH反馈补料工艺中补料液中葡萄糖与氨的混合比例,能较好地将谷氨酸发酵过程中葡萄糖浓度稳定在12~21 g/L。比较恒定葡萄糖浓度补料工艺与pH反馈补料工艺发现,采用pH反馈补料工艺进行发酵,葡萄糖转化率、谷氨酸产酸速率分别提高了9.06％和17.5％左右,同时发酵周期缩短2 h以上。     

氮源对L-苏氨酸发酵的影响

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了氮源对L-苏氨酸发酵的产量和糖酸转化率的影响。首先通过摇瓶实验确定发酵的最佳无机氮源和有机氮源分别为硫酸铵和酵母粉,进一步利用10L罐补料分批发酵确定硫酸铵和酵母粉的最佳用量,继续优化培养条件,采用发酵中后期流加硫酸铵和糖氨混合补料等措施,L-苏氨酸产量得到进一步的提高。在最优发酵条件下,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。     

蝉拟青霉液体发酵条件优化

采用液体发酵蝉拟青霉,对蝉拟青霉的发酵条件进行优化,以提高蝉拟青霉胞外多糖产量及生物量。摇瓶发酵条件下,在单因素基础上设计正交实验确定各因素的最佳组合。优化后得最佳发酵培养基:蔗糖8%,牛肉膏0.75%,酵母膏0.125%,MgSO_4·7H_2O 0.3%,KH_2PO_4 0.2%,麸皮0.5%。该条件下胞外多糖产量为5.96 g/L,生物量为42 g/L,较优化前提高了1倍。采用发酵罐进行扩大培养,对分批发酵时的初糖浓度进行了优化,并分析了补料分批发酵对发酵过程的影响。发酵罐培养时最适初糖浓度为5%,此时生物量最高为38 g/L,多糖含量最高为5.5 g/L;采用补料分批发酵时,多糖产量最高为5.89 g/L,生物量最高为40 g/L,效果优于分批发酵。     

花生四烯酸产生菌高山被孢霉的高糖驯化研究

【目的】提高花生四烯酸(Arachidonic acid,ARA)产量,克服ARA产生菌高山被孢霉(Mortierella alpina)在长期的保存及使用过程中易受到外界条件影响发生退化,从而导致菌种耗糖量降低、影响菌种摄入营养的能力和不利于工业化生产的缺点。【方法】首先采用固体培养基驯化,将菌种逐级涂布于梯度高糖PDA平板(含糖量分别为2%、5%、7%、10%和15%)培养,挑选经固体驯化后能耐受10%高糖浓度平板的菌种,转接到两种含不同氮源的梯度高糖(含糖量分别为3%、4%、5%和6%)液体培养基中进行驯化,最后对驯化后的菌种进行2 L发酵罐放大实验。【结果】当培养基中以酵母粉为氮源时,驯化后菌体的最高耗糖量由3 g/(L.d)提高到12 g/(L.d);当培养基中以玉米浆为氮源时,驯化后菌体的最高耗糖量由7 g/(L.d)提高到12 g/(L.d)。摇瓶驯化实验结果表明以玉米浆为氮源驯化的菌种发酵效果较好,发酵罐实验结果显示菌体生物量为50 g/L,总油脂为18 g/L,目的产物ARA产量为8 g/L。相比未驯化之前的发酵结果,生物量和总油脂含量提高了近3倍,ARA产量提高了近4倍。【结论】经过高糖驯化,菌种的耗糖能力得到提高,生物量、总油脂及ARA的产量也都有所增加,从而可以使菌种在保存和使用过程中不易退化,保持稳定。     

葡萄糖流加策略对基因工程FR-008／杀念菌素衍生物CS103补料分批发酵过程的影响

以组合生物合成技术得到的链霉菌FR-008突变株CS103为研究对象,研究了3．7L发酵罐上维持一定葡萄糖浓度对其次级代谢产物脱羧FR-008／candicidin衍生聚酮抗生素CS103生物合成的影响。当初始葡萄糖浓度20g／L,发酵过程还原糖浓度维持在10g/L时,抗生素CS103最高产量较分批发酵最高产量相比提高30％。研究了3．7L罐上补料分批发酵生产CS103的工艺,主要考察了脉冲补料、间歇流加补料和连续流加补料三种补料分批发酵工艺,并与分批发酵进行了比较。连续流加补料维持糖浓度的效果明显,最高产量达到126．9μg/mL,与分批发酵相比提高了44％左右。     

玉米芯稀酸水解及L-乳酸发酵研究

对玉米芯稀硫酸水解条件及糖化液发酵L-乳酸进行了初步研究。结果表明,玉米芯木聚糖最适水解条件为2%H2SO_4、120℃、30 min、固液比1:10,糖化液还原糖含量可达40.8 g/L,主要成分为木塘。细菌A-19可以利用水解液中的葡萄糖和木糖产酸,最适发酵条件为45℃、pH 6.5,从45℃～51℃、pH 5.5～pH 6.5产量均较高。用未浓缩的水解液发酵24 h,L-乳酸产量为30.6g/L,残糖为1.6 g/L,糖酸转化率为82.6%;用浓缩1倍的水解液发酵48 h,L-乳酸产量为41.4 g/L,残糖4.1g/L,糖酸转化率为68.2%,在发酵48 h后继续补料发酵至72 h(补料液为浓缩3倍的水解液),L-乳酸产量为50.9 g/L,残糖6.3 g/L,糖酸转化率为71.8%。该研究为利用木质纤维素生产L-乳酸奠定了一定基础。     

鸟苷补料分批发酵的研究

目的:以枯草芽孢杆菌TA208为出发菌株,研究了补料分批发酵方式下各种参数对鸟苷产量的影响。方法:采用补料分批发酵工艺,利用纸层析法测定发酵液中鸟苷的产量。结果:确定了葡萄糖、酵母粉和次黄嘌呤的最优补料方式,使鸟苷产量达到32.05g/L,较分批发酵方式提高了36.3%。结论:发酵工艺过程控制对发酵生产鸟苷具有重大影响。     

聚-ε-赖氨酸补料发酵的初步研究

在5L自动发酵罐中,通过分批发酵和补料分批发酵,对白色链霉菌(Strepomyces albulus)生物合成聚-ε-赖氨酸(ε-PL)进行了初步研究。结果表明,在分批发酵中,利用pH控制策略,ε-PL产量从0.6 g/L提高到2.4 g/L。在分批补料发酵中,采用pH控制策略,当糖浓度在10g/L以下,补加葡萄糖和硫酸铵,则菌体大量生长,ε-PL产量提高到16.81 g/L,为分批培养的27倍。     

利用甜菜糖蜜补料发酵生产丁醇

从土壤中分离出1株适合利用甜菜糖蜜发酵生产丁醇的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)2N,通过优化发酵条件,得到最适发酵温度为33℃,玉米浆最适添加量为15g/L,发现甜菜糖蜜中还原糖质量浓度高于50g/L时影响菌株的生长和溶剂生产。以补料分批发酵方式降低底物抑制,33℃发酵48h后,丁醇和总溶剂的质量浓度分别达到14.15g/L和19.65g/L,丁醇质量分数超过70%。     

基于pH调节和有机氮源流加调控补料分批发酵过程提高ε-聚赖氨酸产量

为了解决ε-聚赖氨酸(ε-PL)补料分批发酵过程中后期ε-PL产率下降的问题,提出了在补料阶段利用调节p H值和流加有机氮源(酵母粉)两种手段来提高ε-PL产率。利用上述两种策略,实现ε-PL平均产率分别达到4.62 g/(L·d)和5.16 g/(L·d),较未调控补料分批发酵(典型补料分批发酵)分别提高了27.3%和42.15%;同时,实现ε-PL产量分别达到36.95 g/L和41.32 g/L,较未调控补料分批发酵分别提高了27.4%和42.48%。进一步细胞活性染色和关键酶活性分析发现,两种策略均能显著提高细胞活力和关键酶活性。该研究结果表明,在发酵中后期通过调节p H值和流加酵母粉两种措施能够显著增强细胞活性和产生菌代谢能力,从而达到提高ε-PL产率和产量的目的。     

溶氧对L-苏氨酸发酵的影响

探索溶氧对L-苏氨酸发酵过程的影响及其控制方法。通过摇瓶装液量试验、不同溶氧控制方式考察发酵过程中溶氧对L-苏氨酸合成的影响。采用补料分批发酵工艺发酵L-苏氨酸,利用氨基酸分析仪测定发酵液中L-苏氨酸的产量,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。可以得出溶氧对L-苏氨酸生物合成有重要影响,并建立了最佳溶氧控制条件。     

高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的宏观形态

采用图像处理技术对高山被孢霉(Mortierella alpina)发酵过程中的不同形态进行分析,并对其产花生四烯酸(ARA)能力进行了比较。研究发现:复合N源中蛋白胨与酵母粉比例是影响高山被孢霉宏观形态的重要因素,球形形态生长的菌体中ARA产量较分散,菌丝体中ARA产量高;在球形形态中,空心球的菌体生物量低,ARA比例低,蓬松球可以兼顾菌体高生物量、高油脂比例及高ARA比例。产ARA能力由生物量、油脂比例及油脂中ARA比例共同决定。结果表明:直径大约4 mm、成核区域面积大约为43.6%、紧密度为71.36的蓬松球形态,是高山被孢霉一种相对较佳的发酵形态,其菌体产ARA能力分别是空心球和分散丝状菌体产ARA能力的2.01和2.70倍。     

流加发酵对重组Bacillus subtilis发酵生产角质酶的影响

为实现基因工程菌Bacillus subtilis WSHB06-07生产角质酶的高产,在3L发酵罐中考察了不同初糖浓度对菌体生长和产酶的影响,并在选择38 g/L初始蔗糖浓度的基础上,进行碳源的分批流加和恒速流加,结果表明发酵16 h开始流加碳源,采用总补糖量60g/L,蔗糖平均流速为4g/(L·h)的恒速补料方式,角质酶酶活在31h可达到最大545.87U/ml,比分批发酵酶活提高67.8%,并获得较高的角质酶生产强度,满足工业化生产要求。     

裂殖壶菌发酵产DHA过程呼吸参数的在线检测分析

利用尾气分析仪对发酵过程的尾气中的O2、CO2含量进行实时检测,建立了裂殖弧菌发酵生产DHA过程中的呼吸参数在线检测方法,实现了裂殖壶菌补料分批发酵过程及双阶段供氧控制发酵过程中的呼吸参数在线检测分析。通过呼吸参数在线检测分析,从氧消耗机制方面解释了双阶段氧传递控制工艺能获得较高生物量、油脂和DHA含量的原因,从而为该工艺过程提供了理论指导。根据发酵过程中菌体生长不同时期的呼吸参数的变化情况,建立了基于呼吸商变化的在线补料控制方法,设计了一种基于RQ-Stat的补料工艺。RQ-Stat补料方式最终获得的油脂含量、DHA产量和产率比间歇式补料工艺分别提高了11.58%、12.19%和11.40%。