碱预处理玉米芯米根霉同步糖化发酵产富马酸

以碱预处理玉米芯渣为原料,采用单因素优化方法优化米根霉同步糖化发酵产富马酸。在此基础上,研究米根霉利用碱预处理玉米芯渣的同步糖化发酵,并与纯糖发酵进行对比。结果表明:在50 g/L底物、(NH4)2SO4质量浓度0.71 g/L、纤维素酶用量20 FPIU(以1 g纤维素计)、Ca CO3加入量30 g/L、接种量10%(体积分数)和装液量50 m L的条件下,米根霉同步糖化发酵过程产富马酸13.78 g/L,而纯糖发酵富马酸生成量仅6.21 g/L。     

米根霉利用纯糖和不同预处理玉米秸秆酶解糖生产L-乳酸

通过单因素实验设计,优化米根霉摇瓶发酵产L-乳酸。在此基础上,以蒸气爆破和碱处理玉米秸秆酶解液为混合C源,与纯糖对比,研究不同预处理玉米秸秆混合C源对米根霉发酵产L-乳酸的影响。结果显示:在初始葡萄糖质量浓度100g/L、(NH4)2SO4质量浓度2g/L、接种量6%(体积分数)、转速170r/min、发酵12h后添加30g/LCaCO3的条件下,米根霉发酵产L-乳酸质量浓度为69.15g/L。米根霉发酵不同预处理玉米秸秆酶解混合C源,木糖的存在影响了米根霉的C代谢网络,降低L乳酸的产量。     

基于智能可视化优化上的米根霉发酵生产富马酸过程的优化

为提高米根霉发酵产富马酸的效率,对米根霉发酵过程进行了优化。通过单因素实验考察不同氮源对富马酸合成的影响,确定了米根霉ME-F14发酵产富马酸的最佳氮源为(NH4)2SO4;在此基础上采用均匀实验设计法进行试验设计,并利用智能可视化优化软件对发酵培养基的组分和培养条件进行优化。当接种龄为12 h、葡萄糖87.5 g/L、(NH4)2SO40.55 g/L、接种量27.5%时,富马酸产量达43.8 g/L,比对照组提高了31.81%。此结果可以为发酵法制备富马酸的工业化生产奠定基础。     

膜反应器固定化米根霉发酵产富马酸的工艺研究

以膜反应器固定化米根霉发酵产富马酸为研究对象,以Na2CO3为中和剂,考察固定化米根霉在5L搅拌式发酵罐中的发酵特征,采用智能可视化软件(IVOS)优化发酵工艺条件。结果表明,在80g/L初始糖浓及最优工艺下,富马酸产量、生产速率及转化率分别为21.1g/L、0.25g/(L·h)和28%;采用40g/L初始糖浓及连续批次发酵工艺时,富马酸产量、生产速率及转化率最高分别为10.8 g/L、0.36g/(L·h)和27%。搅拌式反应器中,固定化米根霉的膜反应器比表面积有限,以及菌膜的空间阻隔效应对传质传氧的限制作用,显著影响了富马酸的生产强度和转化率。因此,亟需发掘新的固定化方法及反应器形式,达到既解决米根霉形态控制问题,又有助于生产性状提升的目标。     

响应曲面优化秸秆稀酸水解工艺用于发酵产壳聚糖

为实现利用秸秆水解产生的五碳糖发酵产壳聚糖,以米根霉为研究对象,研究水解温度、水解时间、酸浓度等不同预处理方式获得的半纤维素水解液对米根霉发酵产壳聚糖的影响。结果表明:水解温度、水解时间对水解液中木糖含量以及甲酸、乙酸、糠醛等抑制剂浓度具有显著影响,并进一步影响后续发酵产壳聚糖的生成量。利用响应曲面对稀酸水解预处理条件进行优化,获得最佳工艺条件:H_2SO_413.6 g/L,99.5℃,水解时间1.91 h,在此条件下预测壳聚糖发酵产量为0.79 g/L,实验验证产量为0.82 g/L,占菌体生物量的15%~18%。研究结果为秸秆资源的高效利用及发酵生产壳聚糖提供新思路。     

利用木霉与根霉两步发酵秸秆制备L-乳酸研究

以秸秆为原料进行生物转化大量制备有机酸意义重大.在秸秆汽爆法预处理的基础上,以绿色木霉为菌种转化制备秸秆糖,对降解单糖接种米根霉进行二次发酵制备L-乳酸.试验结果表明,第一步绿色木霉固态培养制备纤维素酶时,控温30℃、通气0.12L/(L.min)、发酵40h后制备干曲,后按10g干曲/L汽爆液的配比进行55℃酶解36h,五、六碳糖累积浓度达到86g/L.第二步米根霉发酵时,控制温度32℃、通气0.4L/(L·min)、转速450r/min,发酵48h,最终产L-乳酸累积浓度为81.6g/L.秸秆制备L-乳酸的两步发酵法发酵工艺具有推广价值.     

无载体固定化米根霉重复间歇发酵生产L-乳酸

通过研究影响米根霉菌丝体形态的培养基因素,初步构建了无载体固定化米根霉重复间歇发酵生产L-乳酸的工艺条件.研究结果表明,首批次发酵培养基采用120 g/L葡萄糖,3 g/L硝酸铵,K 和Na 浓度比为1:1,发酵72 h后,米根霉菌体形态为均匀的茵丝体小球,直径为1.0 mm～2.0 mm,此时L-乳酸产量可达100.8 g/L,葡萄糖转化率为84%.在此基础上,利用米根霉菌丝体小球重复间歇发酵16批次,每批次发酵24h,此时葡萄糖转化率均高于75%,L-乳酸产量保持在60.0 g/L以上,米根霉菌丝体小球形态保持稳定.     

沙柳原料高浓度底物酶解发酵乙醇工艺

为了提高沙柳生物转化过程的经济可行性,考察了沙柳原料经过蒸爆、超微粉碎+稀酸、超微粉碎+稀碱预处理后高浓度底物补料酶解的效果,并对其高浓度水解糖液进行了乙醇发酵。结果表明:蒸爆处理法水解效果最好,通过补料酶解,底物质量分数可以达到30%,酶解液中总糖质量浓度达到132 g/L,葡萄糖质量浓度105 g/L;超微粉碎+稀酸预处理原料底物质量分数可以达到22%,酶解液中总糖质量浓度达到123 g/L,葡萄糖质量浓度73 g/L;超微粉碎+稀碱预处理原料底物质量分数可以达到22%,酶解液中总糖质量浓度133 g/L,葡萄糖质量浓度77 g/L。3种预处理使沙柳原料的酶解糖液都可以较好地被酿酒酵母利用发酵产乙醇,蒸爆处理原料的酶解糖液乙醇发酵效果最好,乙醇质量浓度达到47 g/L。     

米根霉交替呼吸途径高活性突变株的选育及其对富马酸合成的影响

米根霉交替呼吸强度与富马酸合成之间存在重要关联。以米根霉F-14为出发菌株,通过常压室温等离子体(ARTP)离子诱变技术,筛选出1株交替呼吸强度增强的突变菌株S-1。该菌株的交替呼吸初始强度是出发菌株F-14的3.5倍,然而,该菌株富马酸积累量(28 g/L)却远低于出发菌株(42 g/L)。进一步考察突变株S-1和出发株F-14菌株在发酵过程中交替呼吸及富马酸生产强度,总呼吸变化和还原力NADH/NAD+的变化。结果表明:突变株在富马酸发酵初始阶段,过高的交替呼吸强度反而降低了富马酸的生产速率,并导致了发酵后期菌体的早衰现象。交替呼吸强度与发酵进程存在适配性,只有当适配性达到最佳状态时,才有利于产物的高效积累。     

里氏木霉与黑曲霉混合发酵产纤维素酶及其水解特性

研究了利用里氏木霉和黑曲霉混合培养产纤维素酶,以黑曲霉孢子悬浮液的不同活化浓度及不同的活化时间来寻找2个菌种发挥最大协同作用的结合点以及所产纤维素酶的水解特性。以里氏木霉单一培养和黑曲霉单一培养为参照进行对比研究。底物为农林废弃物之一的玉米秸秆,经过蒸气爆破预处理后,用作产酶C源。结果表明:黑曲霉孢子悬浮液活化浓度为10个/mL,活化时间为12 h时,滤纸酶比酶活最高,达3.32 U/mL,高于里氏木霉单一培养的2.25 U/mL,β-葡萄糖苷酶比酶活达1.32 U/mL,高于里氏木霉单一培养的0.57 U/mL。为进一步验证混合菌产纤维素酶的水解效果,利用混合菌产纤维酶的酶液及里氏木霉产纤维素酶的酶液进行酶水解实验,当酶用量为20 U/g绝干纤维素,底物质量浓度为100 g/L条件下水解48 h,混合菌所产酶液酶解得率达70.00%,高于里氏木霉所产酶液的酶解得率63.05%。实验表明里氏木霉与黑曲霉混合培养产酶是可行的,并优于单一菌种培养。     

发酵产丁二酸过程中废弃细胞的循环利用

对厌氧发酵产丁二酸后的废弃细胞进行破壁处理,考察了以细胞水解液作为有机氮源重新用于丁二酸发酵的可行性。比较了超声破碎、盐溶、酶解3种方法破碎细胞获得的水解液作为氮源发酵产丁二酸的效果,结果表明酶解制得的细胞水解液效果最佳。以总氮含量为1.11g/L的酶解液(相当于10g/L酵母膏)作为氮源发酵,丁二酸产量可达42.0g/L,继续增大酶解液用量对耗糖、产酸能力没有显著提高。将细胞酶解液与5g/L酵母膏联用发酵36h后,丁二酸产量达75.5g/L,且丁二酸生产强度为2.10g/(L·h),比使用10g/L酵母膏时提高了66.7%。因此,厌氧发酵产丁二酸结束后的废弃细胞酶解液可以替代原培养基中50%的酵母膏用于发酵。     

酶水解菊芋糖浆发酵生产琥珀酸的初步研究

用产菊粉酶的一株黑曲霉菌株进行产酶发酵条件和水解条件研究,在30℃,pH 6.0,摇床转速200 r/min,发酵时间为3 d的最适产酶条件下,酶活可以达到45.9 U/mL.以总糖含量为85.2 g/L的菊芋粉为初始底物,最适酶水解条件为温度50℃,加黑曲霉培养液的量为10%(v/v),水解12 h后,水解率达到99.6%.用此酶解液在5 L搅拌发酵罐中进行琥珀酸发酵,初始还原糖浓度53.5 g/L,36 h发酵产琥珀酸43.8 g/L,琥珀酸产率0.83 g/g,糖利用率99.0%,琥珀酸生产强度1.22 g/(L·h).     

米根霉乙醇脱氢酶(ADH)突变菌株的诱变选育

米根霉发酵生产L-乳酸过程中,由于丙酮酸在丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶(ADH)催化下生成乙醇,使得丙酮酸向乳酸转化的流量减少。采用亚硝基胍(NTG)诱变米根霉AS3．3462孢子液,诱变剂量为0．15 mg/ mL时,致死率为70%～80%。在含丙烯醇的YPD筛选培养基上筛选获得两株ADH活力降低的突变株mut-1和mut-2,检测突变株mut-1和mut-2的最大ADH活力分别为35．67和43．09U/mL,是原始菌株的41．63%和50．29%。发酵72h后,原始菌株的乙醇与乳酸浓度分别为28．9g/L和40．31g/L,而mut-1和mut-2突变株的乙醇产量分别为4．87g/L和6．56g/L,乳酸产量为54．45g/L和44．07g/L。在相同的发酵条件下,米根霉ADH突变株mut-1和mut-2对还原糖的利用速率高于出发菌株,其生物量积累亦高于出发菌株。     

菊糖芽孢乳杆菌利用麸皮水解液发酵生产D-乳酸

考察菊糖芽孢乳杆菌YBS1-5利用麸皮的水解液发酵生产D-乳酸的性能。首先研究了不同蛋白酶对麸皮中蛋白组分的水解效率,优选酸性蛋白酶并对其进行水解工艺的优化,最终其水解液中的含氮量为4.6 g/L,水解效率为85.8%。对酸性蛋白酶的水解液残渣进行稀酸预处理后,利用纤维素酶对其进行酶解。通过批次补料酶解,水解液中的还原糖质量浓度达141.2 g/L,其中葡萄糖质量浓度为138.1 g/L、木糖质量浓度为1.4 g/L。利用麸皮的蛋白酶水解液和纤维素酶水解液替代葡萄糖和酵母粉发酵制备D-乳酸。在96 h内,D-乳酸产量达99.5 g/L,生产速率达1.04 g/(L·h),转化率89.1%。     

里氏木霉与米根霉混合固态发酵产纤维素酶

以里氏木霉及米根霉单菌固态发酵为对象,考察不同混合发酵形式对里氏木霉与米根霉混合固态发酵产纤维素酶的影响。结果表明:同时接种里氏木霉与米根霉,试验考察的两菌种接种量比1∶1(以孢子个数计)及5∶1条件下,两菌未产生明显协同产酶作用。米根霉延时(24 h)接种且菌种量比5∶1以及米根霉延时(48 h)接种且菌种量比1∶1,2种发酵形式产酶情况类似,滤纸酶活(FPA)及羧甲基纤维素酶(CMCase)酶活相对米根霉单菌发酵有所提高,而β-葡萄糖苷酶(β-GA)酶活相对里氏木霉单菌固态发酵结束时分别增加4.66及4.40倍,可以发现两菌产生一定协同作用。在米根霉延时(48 h)接种且菌种量比5∶1的发酵形式下,FPA及CMCase在发酵第7天酶活分别达到44.04 IU/g、627.14 U/g(以1 g干曲计),分别是里氏木霉固态单菌发酵产酶达到稳定期时酶活的1.36和1.63倍,两菌产生了有效的协同作用。     

预处理沙柳酶解液脱毒及其丁醇发酵

为了提高沙柳原料的丁醇发酵效果,考察沙柳原料经过蒸爆、超微粉碎+稀酸和超微粉碎+稀碱预处理后补料酶解的效果,优化了沙柳酶解液活性炭脱毒工艺参数,并对经过脱毒处理的酶解液进行了丁醇发酵研究,结果表明:预处理沙柳原料酶解底物质量浓度为200 g/m L时,3种预处理方法中蒸爆处理法水解效果最好,每克底物的滤纸酶酶加量15 U,酶解96 h后,酶解液总糖质量浓度达到57 g/L。活性炭脱毒处理的最优条件:p H 4.8,碳加量4%(质量分数)、温度70℃、1 h,该条件下的沙柳水解液脱色率达到97.4%、糖损失率3.1%。3种预处理沙柳原料的酶解液经活性炭脱毒后都可以被丁醇梭菌正常利用发酵产丁醇,发酵液总溶剂(ABE)质量浓度约为14 g/L。     

外源添加代谢中间产物对米根霉生产富马酸的影响

通过外源添加代谢中间产物(苹果酸、草酰乙酸和丙酮酸),研究其对米根霉积累富马酸及代谢关键酶的影响。结果表明,添加4.0 g/L苹果酸时,富马酸质量浓度可达34.0 g/L,与对照相比提高了24.5%,同时提高富马酸酶(FUMR)比酶活,抑制乙醇脱氢酶(ADH)比酶活。添加少于1.0 g/L草酰乙酸可提高FUMR比酶活,降低ADH比酶活,促进富马酸积累;但添加高于1.0 g/L草酰乙酸抑制了FUMR和ADH比酶活,导致富马酸和乙醇产量下降。添加1.5 g/L丙酮酸,使富马酸的质量浓度从27.3 g/L增加到38.7 g/L,提高了41.8%,但FUMR比酶活下降34.7%,而ADH比酶活保持稳定。     

米根霉在氮源限制下的木糖代谢和关键酶特性北大核心CSCD

【目的】解析氮源浓度对米根霉木糖代谢途径及产物的影响,提高木糖利用率。【方法】以木糖为碳源,考察不同氮源浓度下米根霉的生物量、有机酸积累量、木糖代谢关键酶(木糖还原酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶)活力以及胞内还原力(NADH/NAD+、NADPH/NADP+)的差异。【结果】富氮条件下(2.4 g/L尿素),木糖代谢速率达2.03 g/(L·h),木糖还原酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活力以及胞内还原力较高,生物量达18.01g/L,几乎不积累有机酸;限氮条件下(0.15 g/L尿素),木糖还原酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活力以及胞内还原力水平降低,生物量仅4.02 g/L,富马酸积累量为6.55 g/L,残余木糖量较高;氮源浓度为0.6 g/L时,木糖还原酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活力以及NADPH/NADP+处于前二者之间,此时生物量9.11 g/L,有机酸积累量较大,其中富马酸为12.28 g/L。【结论】充足的氮源可使米根霉通过木糖代谢关键酶与胞内还原力的协同效应强化木糖代谢活力,通过优化氮源浓度后,米根霉可积累更多有机酸。     

出芽短梗霉产聚苹果酸发酵条件的优化

【背景】出芽短梗霉可发酵葡萄糖生成聚苹果酸,但存在转化率和转化效率低等瓶颈,阻碍其实现商业化生产。【目的】通过优化发酵培养条件,提高出芽短梗霉的聚苹果酸产量、糖酸转化率和生产强度。【方法】采用单因素试验优化适宜出芽短梗霉BK-10菌株产生聚苹果酸的培养条件,通过Plackett-Burman法对培养基组分筛选显著性影响因素,并对其培养基中无机盐进行正交试验优化,最后进行5 L发酵罐验证。【结果】最优培养基配方和培养条件:100 g/L葡萄糖,1.5 g/L尿素,0.20 g/L KH_2PO_4,0.20 g/L ZnSO_4,0.05 g/L MgSO_4,0.75 g/L KCl,30 g/L CaCO_3,0.01%吐温-80,发酵温度26°C,250 mL摇瓶装液量50 mL。【结论】通过优化,聚苹果酸的糖酸转化率达到0.71 g/g,生产强度达到0.89 g/(L·h),较优化前分别提高了18.33%和71.15%,为发酵葡萄糖合成聚苹果酸进而生产L-苹果酸工艺的工业化生产奠定经济性基础。     

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%。