顺丁烯二酸异构酶工程菌发酵条件优化

为提高重组大肠杆菌中顺丁烯二酸异构酶表达量,通过正交试验设计,对工程菌的生长条件和目的蛋白可溶表达条件进行优化.采用250 mL三角瓶中装有50 mL(Amp 100 mg L-1)的培养基,分别研究培养基中葡萄糖、蛋白胨、酵母浸粉的浓度,培养基pH值以及摇床转速、装液量、接种量等对蛋白可溶表达量的影响.确定顺丁烯二酸异构酶工程菌最优化培养基为:蛋白胨20 g L-1、酵母浸粉2.5 g L-1、K2HPO4·3H2O 3.0 g L-1、KH2PO4 1.5 g L-1、NaCl 6 g L-1、MgSO43 g L-1,培养基pH调至6.5.确定顺丁烯二酸异构酶工程菌可溶性表达最优条件为:37℃下培养至D600 nm值为1.0时,添加终浓度为0.05 mmol L-1的IPTG进行诱导,诱导温度37℃,摇床转速220 r min-1,装液量20%,接种量5%,诱导时长为6 h.利用BioFlo 415发酵罐以最优化的培养基和发酵条件对该工程菌进行了3批发酵实验,与摇瓶实验相比,顺丁烯二酸异构酶的表达量提高了近1.5倍,单位发酵液的酶活力由46 U mL-1发酵液提高到78 U mL-1发酵液.以上数据为顺丁烯二酸异构酶重组工程菌的中试发酵奠定了基础.图7表2参17     

常温氢氧化钠预处理芦苇酶解发酵产油

在室温(28℃)下对氢氧化钠预处理芦苇(Phragmites australis)条件进行单因素和响应面设计优化,对酶解的条件进行单因素优化,对酶解液成分进行HPLC分析,利用未经任何脱毒处理的酶解液发酵产油并与配制培养基对比,通过GC-MS对油脂脂肪酸组成进行分析.结果表明:最佳预处理条件为氢氧化钠质量分数3.4%,预处理时间16h,液固比20:1 m L/g,在初始酶解条件下酶解得到酶解液还原糖浓度为26.32 g/L;最佳酶解的条件为p H=4.5,温度45℃,液固比10:1 m L/g,酶解时间48 h,纤维素酶和纤维二糖酶酶液添加量均为30μL/g,得到酶解液还原糖浓度为40.01g/L;经HPLC分析,酶解液中葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖比例分别为70.27%、19.83%、5.08%和4.82%;通过隐球酵母(Cryptococcus podzolicus)ZWY-2-3发酵产油,其生物量、油脂产量和油脂含量在4 d时达到最大,分别为8.63 g/L、2.56 g/L和29.68%,其与同等糖浓度的对照组配制作培养基相当.本研究表明,芦苇是生产微生物油脂的潜在生物质原料,具有广阔的应用前景.     

棒状链霉菌突变株CCRC11518-Ⅲ50克拉维酸发酵条件的研究

通过单因子和多因子摇瓶正交优化试验,确定了克拉维酸产生菌棒状链霉菌突变株Streptomyces clavuligerusCCRC11518-Ⅲ50的三角瓶发酵条件.发酵培养基组成(ρ/g L-1):甘油30,大豆蛋白胨60,麦芽浸膏7.5,K2HPO4·3H2O 1.0,MgSO4·7H2O 2.0,FeSO4-7H2O 1.0;培养基初始pH 6.5;接种量15％;培养基装量20 mL/250 mL三角瓶;培养温度25℃;发酵时间72 h.克拉维酸效价由优化前的834.8 μg mL-1提高到1 082.615 μg mL-1,提高了29.7％.还在1 600 mL发酵罐中进行了初步放大试验.当接种量15％,通气量1:0.5,转速450 r min-1,25℃发酵60h克拉维酸效价达到高峰1 025 μg mL-1.图12表1参12     

Thermobifida fusca产角质酶摇瓶发酵条件研究

研究了环境和营养条件等对嗜热放线菌Thermobifida fusca WSH03-11生长及产角质酶的影响;并考察了苹果角质对角质酶诱导效果,分析了该菌产角质酶的机理.摇瓶研究确定了角质酶发酵的最佳种子培养基组成为90 g L-1可溶性淀粉、5 g L-1牛肉膏、5 g L-1酵母膏、5 g L-1NaCl、2 g L-1K2HPO4和1%微量元素液,生物量最高达18.5 gL-1,种龄取35～40 h.最佳环境条件为pH 8.0、5%接种量、培养温度50℃.最佳发酵培养基组成为1.5%乙醇、5 gL-1蛋白胨、5 g L-1酵母膏、2 g L-1K2HPO4、5 g L-1NaCl和1%微量元素液.发酵培养基中添加角质对角质酶合成与分泌有诱导作用,T.fusca的产酶机制为诱导型.采用上述最佳培养条件产角质酶为3.8 U mL-1.图4表3参9     

玉米秸秆循环酶解液在隐球酵母SCTCC300292油脂发酵中的应用

为了解循环酶解过程对玉米秸秆酶解糖化的影响及循环酶解液对隐球酵母SCTCC300292发酵产油脂的影响,通过HPLC检测玉米秸秆循环酶解液的糖组分及含量,比较菌株SCTCC300292利用循环酶解液及同等糖浓度合成培养基的油脂发酵效果.结果显示:蒸汽爆破玉米秸秆的循环酶解过程使酶的添加量降低了40%,前5轮酶解液的糖组分和含量基本一致,葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的平均含量为33.63 g/L、10.55 g/L和4.02 g/L,最后一步酶解虽然不添加新的酶和底物仍继续产糖,整个酶解过程的糖转化率由74.84%提高至82.32%,糖得率由479.4 g/kg提高至527.36 g/kg,且产糖速率较高约2.20 g L~(-1) h~(-1).菌株SCTCC300292利用玉米秸秆的循环酶解液完成了6轮油脂发酵,前5轮发酵的生物量、油脂产量和油脂含量基本一致且平均值分别为10.84 g/L、5.08 g/L和46.86%,其最终油脂得率提高至54.6 g/kg.本研究表明快速循环酶解过程可促进玉米秸秆的彻底水解并降低生物转化成本,可为进一步实现高效、经济、环保的生物炼制提供参考.     

产氢新种Ethanoligenens harbinese B49的氮素营养与代谢特征

从氮源角度研究了一株产氢新种Ethanoligenens harbineseB49发酵葡萄糖和糖蜜的产氢特性及其营养需求,以及酵母粉对产氢菌E.harbinese B49生长和产氢的特殊效应.试验结果表明,在以葡萄糖为底物条件下,以酵母粉替代蛋白胨作为唯一氮源可以大大提高E.harbineseB49的产氢能力,单位体积产氢量从1700mL L-1培养基提高到2400mL L-1培养基,产氢能力提高40.35%.该条件下去除维生素液,E.harbinese B49的产氢能力不受影响.从E.harbinese B49产氢动力学分析可以看出,对数生长期处于12~22h期间.从对数期开始迅速产氢,并且一直持续到稳定前期,产氢速率达到16.8mL/h,生物气中最大氢含量为41%.驯化后的E.harbinese B49利用糖蜜为底物产氢,糖蜜COD为13g L-1时,单位体积最大产氢能力为1576mL L-1.当培养基中额外加入0.5g L-1酵母粉时,可以大大促进E.harbinese B49发酵糖蜜产氢的能力,单位体积氢产量达到1960mL L-1,提高了24.4%,比产氢率达到150.8mL(H2)/g(COD).以牛肉膏、蛋白胨、尿素为氮源时,E.harbineseB49产氢量提高较小.图4表2参16     

深黄伞形霉(Umbelopsis isabellina)华2-1产油发酵培养条件优化

为开发微生物油脂资源,从富含油脂的土样中分离获得一株产油脂微生物——深黄伞形霉(Umbelopsisisabellina)华2-1,油脂含量达48.60%.采用单因素和正交实验方法,对深黄伞形霉华2-1的发酵培养条件进行优化研究.优化的培养条件为:葡萄糖100 g/L,酵母粉3 g/L,接种量为20%,初始pH值为5.0～6.0,MgSO4.7H2O和KH2PO4的添加浓度分别为0.5 g/L和2 g/L,培养温度为31℃,最佳发酵培养时间为168 h.华2-1在优化发酵条件下可获得菌体生物量、油脂产量和油脂含量分别为45.86 g/L、24.47 g/L和59.53%,较优化前分别提高了21.48%、33.42%和22.49%.因此,深黄伞形霉华2-1作为微生物油脂生产的新资源具有广阔的应用前景.     

流加发酵及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母高密度培养合成谷胱甘肽的影响

通过7L罐考察了不同葡萄糖流加速率以及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母(Candida utilis)WSH02-08高密度发酵生产谷胱甘肽(GSH)的影响.结果表明,在恒定速度(5.5g L-1h-1)流加葡萄糖30h的基础上,发酵45h后细胞干重最高达到73g L-1,此时向发酵罐中一次性添加L-半胱氨酸40mmol L-1,最终GSH产量和胞内GSH含量分别达到了1458mg L-1和2.26%.图4表1参11     

均匀设计法优化樟芝产三萜液体发酵条件

为在兼顾生物量的基础上提高液体发酵中三萜的百分含量,首先通过单因子试验筛选出最佳的碳源、氮源、无机盐,然后采用均匀设计(UD)对其培养基配比和培养条件进行优化试验,建立适当的数学模型,并对模型进行验证确定优化条件.单因子试验结果表明玉米淀粉既能促进菌丝体的生长,又能促进三萜的合成;麸皮虽然对菌体生长略有不利,但是对三萜的积累作用特别显著;硫酸镁对菌丝体生长效果不显著,但是对三萜的合成比较有利.均匀设计试验结果表明,菌丝体干重最大的培养条件和三萜的最优培养条件相差甚远.菌丝体干重的最优培养条件为:1 L培养液中玉米淀粉47 g,麸皮47 g,硫酸镁0.5 g,初始pH 3.0,培养7 d;三萜最佳培养基配方为:1 L培养液中玉米淀粉20 g,麸皮20 g,硫酸镁1.85 g,初始pH 3.0,培养16 d.菌丝体干重在最优条件下能达到15.58(±0.37)g L-1;三萜百分含量在最优培养条件下高达6.04(±0.03)%,三萜的百分含量比基础发酵结果和报道的最高发酵结果3.18%提高了90%,因此,均匀设计法能有效优化液体发酵培养条件     

混合培养微生物利用甘油补料发酵生产乙醇研究

采用浸麻芽孢杆菌和红曲菌990691用甘油混合发酵生产乙醇.结果表明,分批发酵中高浓度的甘油对乙醇发酵有着较强的抑制作用,分批发酵最佳甘油浓度为0.217 mol L-1.在分批发酵的基础上补料发酵,考察了不同甘油浓度的补料液和不同补料时间对乙醇发酵的影响.最终确定乙醇补料发酵较优的工艺条件为:反应器1 L,装液量700 mL红曲发酵液,甘油初始浓度为0.217 mol L-1,以补料方式每隔60 h分5次补加0.217 mol L-1甘油浓度的红曲发酵液,每次补加100 mL,发酵培养360 h.当乙醇最高浓度达0.221 mol L-1,乙醇总产率0.628 mmol h-1,乙醇/甘油转化率达87%(mol mol-1).与分批发酵相比,补料发酵很大程度解除了高浓度甘油的抑制作用,有效地利用了甘油,提高了乙醇的产量,且乙醇产率较为稳定.