产功能性胞外多糖及DL-乳酸的植物乳杆菌的高效发酵和应用

植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是一种多功能乳酸菌,所产胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)具有很多优良功能特性。但发酵生产EPS时,原料和操作成本高,EPS产量低限制了其工业化应用。该研究在5 L罐中,使用常规流加发酵、生物催化、生物催化结合液液萃取和基于pH-Stat自动流加葡萄糖法的反复生物催化等策略发酵,旨在提高EPS产量、降低原料和操作成本。其中,生物催化法仅使用葡萄糖即可将EPS质量浓度提升至3.34 g/L,较摇瓶发酵水平提高110%。使用基于pH-Stat自动流加葡萄糖法的反复生物催化策略,可以连续回用各反复发酵中的残存细胞,第2次反复发酵批次的EPS质量浓度达到3.33 g/L。由于在收集处理细胞时,细胞总量下降,导致EPS产量下降,但EPS/细胞量不变,细胞活性稳定。可以通过加大首批次发酵的装液量、提高细胞总量,解决EPS产量不断下降的问题。用基于pH-Stat法的反复生物催化策略进行EPS发酵,提升了EPS产量,省去了昂贵MRS培养基的使用,降低了原料成本,实现了自动化控制。该发酵策略还可联产具有一定价值的副产物4...     

有机酸对Actinobacillus succinogenes厌氧发酵过程的抑制作用

通过在发酵培养基中分别添加不同浓度的丁二酸、甲酸和乙酸,考察了3种有机酸对菌体生长及代谢产物积累的影响。结果表明,在初始葡萄糖浓度为40 g/L厌氧发酵产丁二酸体系中,甲酸抑制作用最强,乙酸次之,丁二酸无明显抑制作用。当甲酸和乙酸总浓度超过13.70 g/L时,菌体开始衰亡。利用膜循环生物反应器在发酵过程甲酸和乙酸总浓度达到13.70 g/L时移出部分抑制性代谢产物,有效地降低了有机酸对A.succi-nogenes NJ113生长代谢的抑制作用,丁二酸生产强度达1.70 g/(L.h),比分批发酵提高了17.2%。     

有机酸对Actinbacillus succinogenes厌氧发酵过程的抑制作用

通过在发酵培养基中分别添加不同浓度的丁二酸、甲酸和乙酸,考察了3种有机酸对茵体生长及代谢产物积累的影响.结果表明,在初始葡萄糖浓度为40 g/L厌氧发酵产丁二酸体系中,甲酸抑制作用最强,乙酸次之,丁二酸无明显抑制作用.当甲酸和乙酸总浓度超过13.70 g/L时,菌体开始衰亡.利用膜循环生物反应器在发酵过程甲酸和乙酸总浓度达到13.70 g/L时移出部分抑制性代谢产物,有效地降低了有机酸对A.succinogenes NJ113生长代谢的抑制作用,丁二酸生产强度达1.70 g/(L·h),比分批发酵提高了17.2%.     

利用甘蔗糖蜜厌氧发酵产丁二酸的研究

对甘蔗糖蜜作为廉价碳源厌氧发酵制备丁二酸进行初步研究.实验证明,Actinobacillus succinogenes NJ113能够利用葡萄糖、果糖、蔗糖等碳源,制备丁二酸为菌体利用廉价甘蔗糖蜜作碳源进行丁二酸发酵提供可行性依据.通过比较不同的糖蜜预处理方法,得出经硫酸处理的糖蜜发酵效果最好,丁二酸浓度37.73g/L,比未经处理的糖蜜所产丁二酸浓度高12.6%.考察不同的糖蜜添加量对发酵结果的影响表明,初始总糖浓度为65g/L时,丁二酸的产量最高为49.63g/L;在3L罐中进行放大实验,丁二酸产量46.91g/L,质量收率为72.2%,分别比混合糖(含蔗糖、果糖、葡萄糖)的发酵结果高9.8%、10%.     

鲁氏接合酵母产葡萄糖醛酸发酵条件优化

以1株产葡萄糖醛酸的鲁氏接合酵母ZSR2为研究对象,通过单因素优化确定了鲁氏接合酵母ZSR2发酵产葡萄糖醛酸的最佳发酵条件(发酵培养基含有80 g/L蔗糖、30 g/L大豆蛋白胨,培养基初始p H 5. 0,种龄9 h,接种量为3%)。在此条件下,鲁氏接合酵母ZSR2产葡萄糖醛酸水平提高到14. 68 g/L,是优化前的3. 8倍。此外,通过在发酵过程中采用补料策略,使葡萄糖醛酸产量进一步提高到22. 36 g/L,是目前纯菌发酵法产葡萄糖醛酸的最高水平。研究结果可为微生物发酵法生产葡萄糖醛酸的工业化进程奠定基础。     

以右旋糖酐发酵废液为原料发酵生产丁二酸

以右旋糖酐发酵废液为原料利用琥珀酸放线杆菌发酵生产丁二酸,在比较不同糖浓度废液对发酵产酸影响的基础上,通过Plackett-Burman试验筛选出对摇瓶发酵产丁二酸的主要影响因素Na H2PO4·2H2O,并用单因素试验确定其最适质量浓度为2.8 g/L。在3 L发酵罐上进行分批发酵和补料分批发酵,以60 g/L初糖质量浓度的右旋糖酐发酵废液为碳源,分批发酵46.8 h产丁二酸40.5 g/L;采用30 g/L葡萄糖为起始发酵培养基的碳源,后续补加浓缩右旋糖酐发酵废液的方式进行补料分批发酵,丁二酸质量浓度达到55.0 g/L,生产强度1 g/(L·h),糖酸转化率为0.83 g/g。结果表明:以右旋糖酐发酵废液为原料发酵生产丁二酸,为解决废液处理排放提供了新途径,具有良好的应用前景。     

响应面试验优化产琥珀酸放线杆菌GXAS137发酵粗甘油产丁二酸工艺

通过优化产琥珀酸放线杆菌GXAS137发酵粗甘油产丁二酸的培养基,提高丁二酸产量,降低生产成本。先通过单因素试验对粗甘油发酵产丁二酸的电子受体、初始粗甘油质量浓度及氮源进行了优化,再利用响应面试验确定重要参数的最佳水平。结果表明：二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide,DMSO）为最适电子受体,玉米浆可替换酵母粉作为氮源,各因素的最佳条件为：初始粗甘油质量浓度55.43?g/L、DMSO质量浓度10.35?g/L、玉米浆质量浓度17.69?g/L。优化后丁二酸产量达到37.02?g/L,丁二酸得率为66.79%,生产强度为0.51?g/（L·h）。与初始条件下丁二酸产量（16.88?g/L）相比,优化后提高了1.19?倍。本研究为微生物发酵粗甘油原料生产丁二酸提供了理论支持。     

产朊假丝酵母发酵培养基的优化研究

对产朊假丝酵母高产菌体量的液体发酵培养基进行了研究,结果表明其优化后的培养基为:葡萄糖40g/L,蛋白胨10g/L,KH2PO42g/L,MgSO4·7H2O0.3g/L。摇瓶发酵结果菌体干重达到6.37g/L,比基础培养基发酵结果增加了47%。     

重组大肠杆菌厌氧发酵产丁二酸培养条件的优化

采用Plackett-Burman设计法(Plackett-Burman,PB)对影响Escherichia coli NZN111(sfcA)厌氧发酵生产丁二酸的11个因子进行了筛选。结果表明,影响该菌厌氧发酵生产丁二酸的主要影响因子为乙酸钠、MgCO3、接种量、诱导剂IPTG加入时间和发酵周期。在此基础上采用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM)对这5个因子的影响进行了研究,得出多元二次回归方程拟合的5种因素与丁二酸产量间的函数关系,并根据优化结果与实验验证,当初始葡萄糖浓度为22 g/L,乙酸钠1 g/L,MgCO317 g/L,接种量10%,IPTG初始时加入,发酵周期76 h时,丁二酸产量从原始发酵培养条件下的11.84 g/L提高到15.64 g/L,收率从53.8%提高到71.1%。     

产丁二酸杆菌诱变菌株的发酵特性及其代谢通量研究

以产丁二酸杆菌为出发菌株,利用紫外线诱变,经氟乙酸、丙烯醇两种方法筛选突变株。研究了诱变菌株发酵时不同的发酵条件对发酵产物产量的影响及代谢通量。实验表明,在CO2充足条件下,接种量为6%、摇床转速为200r/min、发酵72h时,目标产物丁二酸产量最高,达7.87g/L,而副产物的产量不高。代谢通量结果表明,原始菌株的葡萄糖利用率很低,经过诱变筛选以后,丁二酸代谢通量提高了4.1%。     

琥珀酸发酵过程中的产物抑制特征及树脂吸附原位分离的研究

研究了使用Actinobacillus succinogenes菌种以葡萄糖为底物,发酵生产琥珀酸过程中的产物抑制特征,及使用原位分离技术(ISPR)来消除产物抑制现象,以提高底物转化率。研究发现,该菌种的生长与发酵呈现出明显的非偶联特征,在菌体生长进入稳定期(30 h培养)后,开始大量合成产物琥珀酸。当发酵液中琥珀酸浓度高于25 g/L时,开始出现明显的产物抑制作用,底物转化效率逐渐降低。通过模拟发酵液筛选出了对琥珀酸有较强吸附的D301T、D301R、D303树脂,并通过真实发酵筛选出了对发酵体系无毒性的D301R树脂。最后通过5L发酵罐,对树脂吸附原位分离发酵进行验证,在接种后30h将树脂D301R以40 g/L的量添加入5L发酵罐中,至发酵终点琥珀酸产量达到49.46 g/L(底物葡萄糖60 g/L),底物葡萄糖转化率达到82.43%,相比普通发酵过程,底物转化率提高了21%。     

葡萄酒酿造过程中有机酸变化规律研究

采用离子色谱法分析了葡萄酒中9种有机酸含量。通过对赤霞珠葡萄酒发酵过程中主要有机酸变化分析,研究其从葡萄汁到原酒的酿造过程中有机酸含量变化规律和量变的幅度。结果表明,葡萄酒中有机酸主要有酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸和琥珀酸,葡萄汁经发酵产生了乳酸、乙酸和琥珀酸。酿造过程中酒石酸、苹果酸、抗坏血酸和柠檬酸含量一直呈下降趋势;草酸和琥珀酸含量先增高后减少,乳酸含量一直呈上升趋势。乙酸是葡萄酒酒精发酵的主要副产物,含量为0.2～0.3 g/L。     

酿酒酵母QY-1发酵过程中有机酸及游离氨基酸变化分析

该研究对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）QY-1发酵过程中的OD600 nm值、pH值、葡萄糖消耗量、乙醇生成量、有机酸及游离氨基酸种类及生成量进行监控和分析。结果表明,随着发酵时间的延长,发酵液的pH值与OD600 nm值呈负向耦合;乙醇的生成量与葡萄糖消耗量呈负向耦合,发酵36 h时,乙醇含量最高,为（26.87±2.76） g/L;有机酸含量呈现先升高后稳定的趋势,最高达（3.242±0.213） g/L,其中乙酸含量最高;游离氨基酸含量呈现先升高后降低的趋势,最高达（5.57±0.08） mg/L,其中谷氨酸含量最高。S. cerevisiae QY-1具有较强的产酸和氨基酸能力。     

桑椹酒发酵过程中有机酸含量变化

利用高效液相色谱法测定桑椹酒发酵过程中七种有机酸的变化,结果显示:桑椹原果汁中琥珀酸含量最高,柠檬酸次之;发酵过程中酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、抗坏血酸含量变化均先呈上升趋势,达到最大值后呈下降趋势,而乳酸含量则一直上升;发酵结束后检测到酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、草酸、抗坏血酸、乳酸含量分别为1.822、2.54、2.44、0.76、0.772、0.0756、0.0846g/L。     

Actinobacillus succinogenes NJ113利用豆饼粉为氮源发酵制备丁二酸

考察了不同廉价氮源对A.succinogenes NJ113发酵产酸的影响,结果显示豆饼粉效果较佳。考察A.succi-nogenes NJ113以豆饼粉为氮源发酵制备丁二酸对菌体生长和产酸的影响。结果表明,A.succinogenes NJ113能够利用豆饼粉作氮源发酵制备丁二酸。单独以豆饼粉为氮源时菌体最多能消耗50 g/L初糖。在3 L发酵罐上进行分别以15.53 g/L豆饼粉和10 g/L酵母粉为氮源对A.succinogenes NJ113进行发酵,其中以豆饼粉为氮源时丁二酸产量为35.20 g/L,收率为70.40%,与酵母粉发酵效果相当,副产物甲酸、乙酸浓度分别由9.49 g/L和6.27 g/L降至4.44 g/L和1.14 g/L,乳酸浓度由0.44 g/L增加至2.91 g/L,发酵时间由20 h延长至48 h。以葡萄糖为碳源时,豆饼粉最多能替代6 g/L酵母粉进行发酵,并且最多能消耗100 g/L初糖,丁二酸产量达71.30 g/L。     

Actinobacillus succinogenes NJ113厌氧发酵产丁二酸培养条件的优化

采用Plackett-Burman设计法(Plackett-Burman,PB),对影响Actinobacillus succinogenes NJ113厌氧发酵生产丁二酸的11个因子进行了筛选。结果表明,影响该菌厌氧发酵产丁二酸的主要因子为葡萄糖、酵母膏、玉米浆。在此基础上,采用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM)对这3个因子的影响进行了研究,得出丁二酸产量的数学模型,通过对二次多项回归方程求解,得到3因子的最优用量:葡萄糖107g/L,酵母膏16 g/L,玉米浆12 g/L,在优化条件下培养48 h,丁二酸的产量由原始培养条件下的62g/L增到84 g/L,收率从62%提高到78.5%,生产强度达1.75 g/(L·h)。     

植物乳杆菌对高产酯酿酒酵母酒精发酵及酯醇代谢的影响

在高粱汁培养基内同时接种植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）和高产酯酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）,探究植物乳杆菌及其代谢产物对高产酯酿酒酵母酒精发酵及酯醇代谢的影响。结果表明：植物乳杆菌对高产酯酿酒酵母生长及酒精发酵的影响不大,发酵结束后残糖量均＜5 g/L,乙醇含量为74～78 g/L;植物乳杆菌使高产酯酿酒酵母乙酸乙酯和高级醇产量下降,分别最多下降了15.31%、36.14%;培养基内不同乳酸质量浓度使酿酒酵母乙酸乙酯产量提高,乳酸质量浓度为7.1 g/L时,乙酸乙酯最多提高了39.84%;培养基内乳酸质量浓度在1.8～7.1 g/L时,高产酯酿酒酵母高级醇的产量明显降低,特别是苯乙醇的产量显著下降,下降了25.05%～75.64%。     

耐氨米根霉的分批补料发酵及发酵动力学初探

以氨水为中和剂,替代CaCO3,对耐氨米根霉R.oryzaeJS-N0-2-02进行15L自动发酵罐的分批和分批补料发酵及其发酵动力学的初步研究,结果表明,降低起始糖浓度,产酸期补糖可明显提高菌体L-乳酸比生产速率和耗糖产酸能力,提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。在发酵起始时添加1 g/L CaCO3能进一步提高补糖发酵的L-乳酸比生产速率,增强发酵后期菌体耗糖产酸能力,从而进一步提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。发酵结果:起始糖浓度为120 g/L,25h时补糖使最终发酵总糖浓度达137 g/L,发酵培养60 h,L-乳酸产量可达101.8 g/L,纯度97.3%,菌体耗糖转化率76%,比生产速率0.27 g/g.h,残糖降至3 g/L。     

有机酸含量对葡萄酒发酵的影响

为了考察有机酸含量对葡萄酒发酵的影响,在初始有机酸含量分别为4 g/L、7 g/L和10 g/L的模拟葡萄汁中接种酵母,于25℃发酵,比较不同初始有机酸含量对葡萄酒发酵过程中酵母生长、降糖、有机酸及挥发性化合物含量的影响。结果表明,初始有机酸含量7 g/L时酵母生长和耗糖最慢,乙醇和乙醛产生量最低;随初始有机酸含量升高,pH值、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酸、总酸、乙酸乙酯和总酯含量呈下降趋势;琥珀酸、正丙醇、异丁醇、异戊醇及总高级醇含量呈上升趋势;但对β-苯乙醇、正丁醇及丁酸乙酯含量影响较小。初始有机酸含量10 g/L的葡萄酒发酵过程酵母生长快、降糖最快,产酸含量适中,同时香气较好。因此,葡萄酒发酵的适宜初始有机酸含量为10 g/L。     

玉米皮渣类纤维兼氧发酵产丁二酸

采用酶酸两步法水解玉米皮渣,重点考察了稀HCl水解条件变化对还原糖产率的影响,并以产琥珀酸放线杆菌为发酵菌株,探讨以玉米皮渣类纤维为原料替代葡萄糖为碳源,兼氧发酵产丁二酸的可行性。结果表明:在HCl浓度1.5%,底物浓度为12%,100℃水解4h的水解工艺下,还原糖产率达83%。在还原糖质量浓度40g/L,玉米浆为氮源,35℃发酵60h的条件下,丁二酸产率达到19.41g/L。应用玉米加工副产物玉米皮渣和玉米浆为原料发酵产丁二酸具有良好的应用前景。