两阶段搅拌转速控制策略发酵生产聚唾液酸

目的:优化聚唾液酸发酵过程的搅拌转速.方法:比较不同搅拌转速对大肠杆菌Escherichia coli K235分批发酵生产聚唾液酸过程的影响.结果:根据发酵前、后期菌体细胞比生长速率和聚唾液酸比合成速率达到最大值所需搅拌转速的不同,提出了两阶段搅拌转速控制策略:发酵前期(0～15h)控制搅拌转速500r/min,发酵中后期控制搅拌转速700r/min.结论:两阶段搅拌转速控制策略使聚唾液酸产量达到3 966mg/L,比恒定搅拌转速500r/min和700r/min分别提高了31.8%和49.3%.将两阶段搅拌转速控制策略与分批补料发酵技术结合,聚唾液酸产量提高到5 108mg/L,山梨醇的转化率达到0.12g/g.     

溶氧对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响

在摇瓶和5 L发酵罐中研究了溶氧 (DO) 对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响,总结了5 L发酵罐中β-胡萝卜素发酵过程中溶氧的变化规律.结果表明,当500 mL摇瓶装液量为50 mL,转速为240 r/min条件下发酵生产β-胡萝卜素产量最大,达到3.416 g/L; 5 L发酵罐中,在搅拌转速为1 000 r/min,通气量为1.5 vvm的条件下,β-胡萝卜素的产量可达到3.712 g/L,略高于摇瓶,这可能是由于5 L发酵罐中的气液传递和混合状况好于摇瓶,促进了产物的合成.     

结冷胶固定化保加利亚乳杆菌及在玉米秸秆连续发酵d-乳酸中的应用

秸秆生物炼制化学品是解决秸秆资源利用附加值低、减轻秸秆焚烧带来的环境污染的主要方法之一。本研究制备了结冷胶固定化保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillus bulgaricus)T15凝胶珠(结冷胶-T15凝胶珠),并对其性质进行表征,建立了结冷胶-T15凝胶珠固定化细胞循环连续发酵产D-乳酸发酵工艺。结冷胶-T15凝胶珠的断裂应力为(91.68±0.11) kPa,较海藻酸钙固定化T15凝胶珠(海藻酸钙-T15凝胶珠)提高了125.12%,表明结冷胶-T15凝胶珠的强度更强。以结冷胶-T15凝胶珠为出发菌株,葡萄糖为发酵基质,10批次循环(720h)发酵,其D-乳酸最高批次产量为(72.90±2.79)g/L,较海藻酸钙-T15凝胶珠提高了33.85%,较游离T15提高了37.70%。将葡萄糖更换为玉米秸秆酶解液,使用结冷胶-T15凝胶珠进行10批次循环(240 h)发酵,D-乳酸生产强度可达(1.74±0.79)g/(L·h),远高于游离菌。10批次循环发酵后结冷胶-T15凝胶珠磨损率小于5%,表明结冷胶是一种细胞固定化的良好载体,可广泛应用于细胞固定化工业发酵领域。本研究为细胞...     

搅拌和通气对裂殖壶菌LX0809产DHA的影响

利用一株生产DHA专利菌株裂殖壶菌LX0809,在10 L全自动发酵罐中考察了16个搅拌转速和通气量组合对裂殖壶菌LX0809发酵产DHA的影响。生物量和总油脂的产量随搅拌转速和通风量的增加而增加,DHA占总油脂比例随搅拌转速和通风量的增加而降低,最终确定通气量为全程0.3 m3/h(通气比0.83),搅拌转速为前40 h 400 r/min,后56 h 300 r/min。发酵96 h放罐,细胞生物量92 g/L,油脂质量浓度52.3 g/L,DHA占总油脂含量为40.2%,DHA发酵产量高达21 g/L。     

高粘发酵体系不同搅拌桨的CFD模拟及发酵验证

搅拌桨是高好氧高黏度微生物发酵实现高效反应必不可少的因素之一,不同搅拌桨组合对发酵过程的影响十分重要。威兰胶是由产碱杆菌在高耗氧高粘度发酵体系下合成的胞外微生物多糖,广泛应用于水泥、石油、油墨、食品等行业中。本研究借助于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的方法,以威兰胶发酵液体系为研究体系,研究了6种不同搅拌桨组合在反应器内流体速率分布、剪切速率、和气含率等参数。将模拟效果较好的3种组合用于威兰胶发酵过程。研究表明MB-4-6搅拌桨组合对改善发酵罐内部的溶氧及流场分布效果最明显,威兰胶产量水平提高了13%。同时在该组合下威兰胶的产品粘度得到有效提高。     

赤霉素发酵溶氧优化调控研究

为了解溶氧对赤霉素发酵过程影响以及相应工艺优化,采用不同溶氧条件下藤仓赤霉菌Gibberella fujikuroi分批发酵生产赤霉素的过程进行菌丝浓度、残糖浓度和GA3产物浓度检测,并微分运算得出比生长速率与比产物合成速率随发酵时间变化,分析了溶氧对比生长速率与比产物合成速率以及得率的影响,进而提出Gibberella fujikuroi发酵高产的溶氧控制策略:在发酵初始阶段(0–50h)控制溶氧30%左右,以维持较高的菌体生长速率;发酵中后期(50–184h),溶氧控制在15%,以获取菌丝持续较高的GA3合成速率能力。采用这一优化溶氧控制策略,发酵过程中最大菌丝浓度19.24g/L、最终赤霉素浓度2 180mg/L和平均比产物合成速率0.616mg/(g·h),比未优化前发酵分别提高了8.33%、13.25%和4.58%,表明所采取的分阶段溶氧控制策略对促进GA3生产有效。     

翼形轴流桨在红霉素发酵中的应用研究

在20t工业发酵罐中,研究了翼形轴流桨搅拌对红霉素发酵过程的影响。重点考察了粘度,溶氧,效价等过程参数变化,以及搅拌功耗与发酵产量之间的关系。研究结果表明：（1）与传统的涡轮搅拌桨相比,翼形轴流桨搅拌其发酵过程参数（粘度,溶氧,效价等）随时间的变化曲线有明显的差异;（2）在相同的生产条件下,用翼形轴流桨代表涡轮桨可有效提高生产效率。     

pH与溶氧控制对解淀粉芽胞杆菌发酵粗甘油生产2,3-丁二醇的影响

首次利用一株安全菌株解淀粉芽胞杆菌发酵生物柴油副产物粗甘油生产2,3-丁二醇。溶氧和pH是影响微生物法生产2,3-丁二醇的最主要因素。结果表明,发酵过程中不控制pH更有利于2,3-丁二醇合成;采用三阶段控制搅拌转速策略,2,3-丁二醇产量最大值达到?38.1?g/L,生产强度达到1.06?g/(L·h),与恒定转速获得的最好结果相比较,分别提高了14.8%和63.1%。采用脉冲流加发酵时,2,3-丁二醇产量达到71.2 g/L,2,3-丁二醇生产强度达到0.99 g/(L·h),这是目前报道的利用粗甘油合成2,3-丁二醇的最高产量。     

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.     

出芽短梗霉发酵过程溶氧控制的研究

在搅拌罐式生物反应器中,通过控制DO（溶氧浓度）的变化,对出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）发酵过程的控制进行了研究。以100g/L玉米粉水解液做碳源,比较了不同溶氧控制条件下发酵参数的变化及其对出芽短梗霉发酵结果的影响。结果表明,过低的DO对菌体生长和多糖生产都不利,过高的DO使培养液中糖大部分消耗在菌体的生长上,也不利于多糖的生产,通过控制搅拌速度和通气量能将DO维持在较合适的水平。     

搅拌对红霉素发酵的影响

在20t工业发酵罐中,研究了涡轮桨和翼形轴流桨搅拌对红霉素发酵过程的影响,重点考察了粘度、溶氧、效价、搅拌电流和糖代谢等过程参数的变化,以及搅拌功耗与发酵产量之间的关系。研究结果表明：(1)不同的搅拌桨搅拌其发酵过程参数(粘度,溶氧,效价等)随时间的变化曲线有明显的差异;(2)搅拌功耗同发酵产量之间的关系,翼形桨明显不同于涡轮桨;(3)在相同的生产条件下,用翼形桨代替涡轮桨可节省搅拌功耗。     

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。     

多粘类芽胞杆菌利用生物柴油副产物粗甘油生产乙偶姻

研究多粘类芽胞杆菌利用廉价底物生物柴油副产物粗甘油批次发酵生产乙偶姻,考察不同pH条件、不同转速下乙偶姻、2,3-丁二醇和乙酸3种主要产物的产量,根据发酵结果设计一种三阶段溶氧调节的方法,结果表明:经76h批次发酵,乙偶姻产量为14.62 g/L,副产物2,3-丁二醇和乙酸分别为1.24和2.93 g/L;副产物量低,且易于分离,可以有效减少后期分离提取产物的成本。     

溶氧对L-缬氨酸发酵过程的影响

目的:以黄色短杆菌XV0505为供试菌,探索溶氧对L-缬氨酸发酵过程的影响及其控制策略。方法:利用5L发酵罐,考察了不同溶氧浓度对L-缬氨酸发酵的影响,并采用代谢流分析对其结果进行阐述,提出分阶段溶氧控制策略。结果:采用分阶段溶氧控制策略,即在0～24h溶氧浓度为20%,24～60h溶氧浓度为5%,发酵60h,L-缬氨酸可达到58.36g/L,比5%和20%溶氧浓度下分别提高了18.95%和13.56%。结论:溶氧浓度对L-缬氨酸发酵有重要影响。     

基于途径分析的L-异亮氨酸发酵溶氧控制研究

利用途径分析方法对黄色短杆菌（Brevibacterium flavum）TC-21 生产L-异亮氨酸的途径进行了分析,确定了黄色短杆菌TC-21生产L-异亮氨酸的最佳途径的通量分布,根据途径分析的结果,TCA循环的代谢流量对L-异亮氨酸产量有明显影响,而TCA循环与发酵过程中的溶氧密切相关,因此可以通过控制溶氧来提高L-异亮氨酸产量。在发酵过程的不同阶段,根据菌体生长和产酸的需求,改变TCA代谢流量,可以有效提高产酸率。实验证明,通过溶氧分阶段控制发酵生产L-异亮氨酸,比溶氧恒定控制方式发酵产率提高了15.77％。实验结果说明,用途径分析的结果指导发酵过程中的溶氧可以大幅度提高L-异亮氨酸的产量。     

结冷胶生物合成机理研究进展

结冷胶是少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)产生的一种新型微生物多糖,其独特的流变特性使结冷胶具有广泛的工业用途。虽然在结冷胶的理化特性方面的研究比较详尽,但是对结冷胶的发酵生产及其生物合成机制还缺乏深入了解。主要关注最近在结冷胶生物合成途径分子生物学方面的研究,用于编码结冷胶生物合成所需蛋白质的基因主要有三类:与糖核苷酸合成有关的基因、与四碳重复单元合成有关的基因及与长链聚合和多糖分泌有关的基因。基因工程是结冷胶分子改造和产量增加最具前景的方法。     

氧载体对小白链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸的影响

为了有效改善发酵体系中的溶氧水平,提高小白链霉菌Streptomyces albulus PD-1发酵生产ε-聚赖氨酸的能力,文中通过对氧载体的种类、最佳添加浓度以及添加时间进行筛选,最终确定在0 h添加0.5%(V/V)的正十二烷促进ε-聚赖氨酸生产效果最佳。在5 L发酵罐0 h添加0.5%的正十二烷进行批次补料发酵,ε-聚赖氨酸的产量和菌体干重分别可以达到(30.8±0.46)g/L和(33.8±0.29)g/L,较之对照组分别提高了31.6%和20.7%。ε-聚赖氨酸的产量和菌体干重的提高归因于0.5%正十二烷的添加促进发酵液中溶氧水平从23.8%提高到32%,同时发酵液中的一种主要副产物(聚二氨基丙酸)的含量下降31%。实验结果表明,正十二烷的添加可以提高S.albulus PD-1发酵液中的溶氧水平,抑制副产物的生成,促进ε-聚赖氨酸的合成。     

一株产结冷胶的少动鞘氨醇单胞菌的筛选鉴定

为了获得利用蔗糖高产结冷胶的野生菌株,从北海涠洲岛表层土样分离筛选出一株利用蔗糖高产结冷胶的野生菌株,命名为gxas-815。经Biolog生理生化分析和16S r DNA序列分析,鉴定该菌为少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)。此菌株能以蔗糖为原料发酵生产结冷胶,摇瓶实验表明,在含3%蔗糖、0.3%蛋白胨、0.15%磷酸氢二钾、0.15%硫酸钾、0.25%磷酸二氢钾、0.3%无水硫酸镁的发酵培养基中的结冷胶产量达13.75 g/L,结冷胶每克蔗糖产率达0.458 g,并且能利用糖蜜中除蔗糖外的其他碳源。     

绿色糖单孢菌-木素过氧化物酶的发酵工艺研究

本研究以一株中度耐热耐碱放线菌--绿色糖单孢菌(Saccharomonospora viridis)为研究对象,用16 L发酵罐对该菌进行了木素过氧化物酶(lignin peroxidases, LiP)的诱导发酵,确定了最适的产酶工艺条件:接种量为10%,C/N为1∶3,搅拌速度为250 r/min,通气量为5 L/min,通过控制通气量和调整搅拌转速,使溶氧维持在35%以上,此条件下绿色糖单孢菌较摇瓶实验提前将近24 h达到产酶高峰,酶活最高可达0.41 U/ml;同时在发酵罐中测定该菌株的生长曲线和代谢曲线以确定其发酵代谢规律.     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成*

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成:添加豆油 0.5-5.0%(w/v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到2.98mg/L,对照组虾青素产率为2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。