L-肉碱的酶法生产

L-肉碱是与动物体内脂肪酸代谢有关的化合物,主要功能是作为载体将长链脂肪酸从线粒体膜外输送到膜内促进脂肪酸的β-氧化,将脂肪代谢转变为能量.L-肉碱广泛用于医药、保健食品及饲料等行业.江苏省微生物研究所在成功解决了高转化率微生物酶的选育、肉碱与巴豆甜菜碱的分离技术和巴豆甜菜碱的回收问题后,开发了L-肉碱的微生物酶法生产技术,并与常茂生物化学工程有限公司合作进行了日产1kg规模的中试,用300L发酵罐发酵产酶,150L酶反应器进行酶转化,L-肉碱的发酵水平达15g/L以上,用40L有机玻璃层析柱系统提取精制,提取收率达70%以上,产品质量符合USP23版标准.     

L-肉碱的酶法生产

要L-肉碱是与动物体内脂肪酸代谢有关的化合物,主要功能是作为载体将长链脂肪酸从线粒体膜外输送到膜内促进脂肪酸的β-氧化,将脂肪代谢转变为能量。L-肉碱广泛用于医药、保健食品及饲料等行业。江苏省微生物研究所在成功解决了高转化率微生物酶的选育、肉碱与巴豆甜菜碱的分离技术和巴豆甜菜碱的回收问题后,开发了L-肉碱的微生物酶法生产技术,并与常茂生物化学工程有限公司合作进行了日产1kg规模的中试,用300L发酵罐发酵产酶,150L酶反应器进行酶转化,L-肉碱的发酵水平达15g/L以上,用401L有机玻璃层析柱系统提取精制,提取收率达70％以上,产品质量符合USP23版标准。     

甜菜糖蜜发酵废液中提取甜菜碱新工艺研究

研究了采用三段离子交换法从甜菜糖蜜发酵废液中提取甜菜碱的工艺条件和影响因素。三段交换分别使用D31 4、D0 0 1及 0 0 1× 7等苯乙烯型离子交换树脂。第一段交换使脱色、脱盐和除杂同时进行 ,免除了活性炭脱色过程。确定了第二段脱盐交换以pH =3为终点 ,使甜菜碱与金属离子彻底分离。第三段为吸附纯化甜菜碱 ,使用 c(HCl) =1 4mol/L为洗脱剂 ,直接制取了盐酸甜菜碱 ,并使洗脱与树脂再生同时进行 ,简化了工艺操作。所得产品纯度达 98%以上 ,收率(对甜菜 )达 90 %以上。     

不透明红球菌生产谷氨酸氧化酶发酵过程优化

优化了用不透明红球菌FMME1-41所产谷氨酸氧化酶(LGOX)转化L-谷氨酸产α-酮戊二酸(α-KG)的工艺条件.结果表明,最佳发酵培养基为酵母粉6 g/L,大豆蛋白胨2 g/L,(NH_4)_2SO_4 0.8 g/L,葡萄糖25 g/L,KH_2PO_4 3 g/L,MgSO_4 0.6 g/L,MnSO_4 0.3g/L,L-谷氨酸2.5 g/L,在其中发酵30 h,LGOX酶活达6.12 U/mL;在7.5 L发酵罐中优化发酵放大和补料策略,发酵40 h后LGOX酶活达21.5 U/mL;在2 L发酵罐中转化L-谷氨酸生产α-KG,产量达92.0 g/L,摩尔转化率为92.6%,生产强度为9.2 g/(L·h).     

补料分批培养提高转氨酶发酵产酶密度的研究

转氨酶是苯丙酮酸酶法制备L-苯丙氨酸的关键酶源,为提高转氨酶的发酵产酶密度,文章采用补料分批培养方式对大肠杆菌A5发酵产酶进行了研究。优化的补料培养工艺为:初始葡萄糖质量浓度5 g/L,初始氮源体积分数为玉米浆5 mL/L、蛋白胨质量浓度1.5 g/L,控制发酵过程pH值7.5,当葡萄糖质量浓度下降为2 g/L,开始每隔2 h补加质量浓度为120 g/L的葡萄糖溶液,从8 h起每隔2 h补加20 mL/L玉米浆+6 g/L蛋白胨及0.6 g/L的4种氨基酸溶液(L-甲硫氨酸、L-缬氨酸、L-异亮氨酸和L-谷氨酸)。在此条件下发酵培养24 h,菌体干质量浓度达10.5 g/L,比优化前产酶量提高了126%。     

醋糟酶解液的制备及其发酵生产枯草芽孢杆菌TS-02

采用水热处理技术对醋糟进行预处理,优化了醋糟的纤维素酶酶解条件,制得葡萄糖浓度27.00 g/L的醋糟酶解液. 以醋糟酶解液为基础培养基替代培养基中的葡萄糖,发酵生产枯草芽孢杆菌TS-02活菌制剂. 结果表明,在醋糟酶解液培养基中摇瓶发酵44 h时活菌数活菌数最高达4.64×1010个/mL, 7 L发酵罐中发酵周期为22 h,活菌数达6.16×1010个/mL,芽孢率达80%以上.     

从甜菜糖蜜发酵废液中提取色素及甘油的工艺研究

研究了用离子交换法从甜菜糖蜜发酵废液中提取焦糖色素和甘油的新工艺 ,探讨了工艺条件及影响因素。结果表明 ,色素的产率 (对废液 )达 1 %～ 1 .5 % ,得到的精制甘油 ,其纯度可达 98%以上。通过实验找出了色素在吸附和洗脱过程中的体积、p H值及相应的色素含量之间的变化关系。与前文制取甜菜碱工艺相结合并与糖蜜发酵工业相配套 ,将形成一套彻底综合利用糖蜜生产多种产品的新工艺方案     

利用油田废水电渗析脱盐液发酵制备鼠李糖脂的研究

采用回转式流道隔板型式的电渗析装置对高盐度油田废水进行处理。研究了电渗析两室浓差、浓淡比、油脂在膜表面吸附和清除方式等因素对含油废水脱盐效果的影响,给出了提高脱盐过程电流效率的方法,并比较了与常规处理过程的成本差异。然后采用含油脱盐水作为发酵用水,在500毫升摇瓶规模上进行铜绿假单孢杆菌的鼠李糖脂发酵实验,发酵5天后溶液中鼠李糖脂浓度可达0.2g.L-1,且发酵前后微生物对废水中油类物质的降解量达一半以上。     

海洋微生物溶菌酶的发酵优化与中试生产

以海洋细菌S-12-86为试验菌株,采用摇瓶发酵优化的方式,研究培养基组分(碳源、氮源、碳源与氮源的比例、金属离子)与发酵条件(培养温度、接种体积分数、装液体积分数、起始pH值、产酶周期)对海洋微生物溶菌酶产量的影响,并进行中试放大试验。结果表明:该菌产酶最佳培养基组分为:葡萄糖10 g/L,蛋白胨5 g/L,MgSO45 g/L,CaCl22 g/L;最适发酵培养温度为30℃,接种体积分数为4.0%,装液体积分数为10.0%,起始pH值为8.0,发酵周期24 h。海洋细菌S-12-86发酵优化后的产酶量(25636.8 U/mL)较优化前的产酶量(14454.4 U/mL)提高了75.4%。海洋微生物溶菌酶中试发酵的产酶量达26697.87 U/mL。说明摇瓶发酵优化条件可以应用于海洋微生物溶菌酶中试生产上。     

氯化D,L-肉碱腈的制备和拆分研究

对用氯化3-氯-2-羟丙基三甲胺(CHPTMA)制备氯化D,L-肉碱腈的工艺条件进行了研究,最佳的反应条件是：反应温度40～45℃,反应时间1.5h,物料CHPTMA与氰化钠的摩尔比为1：1.05。在此条件下,产率为78.8％。研究了利用N-乙酰-L-谷氨酸为拆分试剂对氯化D,L-肉碱腈进行拆分,氯化L-肉碱腈的一次拆分光学纯度为92％,产率为37％;二次拆分光学纯度达95％。     

采用生物反应器制取脂肪酸

日本工业技术院微生物工业技术研究所与月岛机械公司共同开发了一种生物反应器,可用来高效制取肥皂的原料脂肪酸。这是将生物反应器用在油脂的分解中。利用脂酶的水解反应,可以使脂肪酸的原料     

高浓度L-乳酸发酵菌种的选育与工艺优化

L-乳酸是一种重要的有机酸,又是生产生物可降解材料聚乳酸的原料。通过对细菌发酵法生产工艺的研究,选育出一株生产高浓度L-乳酸的发酵菌种——嗜热芽孢杆菌,并以此为基础,经过优化种子培养基和发酵培养基,最高发酵产酸达到了180g/L的水平,光学纯度达98.5%以上,发酵转化率达到92%以上。     

磷脂脂肪酸分析在湖泊沉积物微生物生态学研究中的应用

磷脂脂肪酸分析(PLFA)技术是近年来出现的一种新的微生物生态学研究方法,它是利用微生物细胞内磷脂脂肪酸的成分和含量相对稳定的原理,通过对环境样品中的磷脂脂肪酸进行提取和分析,以获得微生物生物量和群落结构变化的信息,已被应用于土壤、水体和植物根系等环境中微生物生态学的研究.综述了PLFA技术在湖泊沉积物微生物生态学研究中的应用,同时指出了PLFA技术存在的问题及其发展前景.     

云芝菌发酵产漆酶及其对靛蓝脱色的研究

采用云芝菌(Coriolus versicolor)摇瓶发酵生产漆酶,对主要的工艺参数进行了优化.研究结果表明:木质纤维废弃物木糖渣可用作云芝菌产酶的有效碳源,其适宜浓度为20.0 g·L-1;在培养基中添加10 0 g·L-1葡萄糖可以促进菌种的前期生长,有利于发酵后期漆酶的分泌合成;产酶培养基的最适C/N为20;适量的Cu2 和维生素C对漆酶的生成有明显促进作用,其适宜浓度分别为0.100 mmol·L-1和1.500 mmol·L-1.3.7 L自控式发酵罐中的产酶试验显示:最适通气量为100 L·h-1.在云芝菌的发酵进程中,前期主要为营养生长,产酶高峰期出现在发酵后期.在优化条件下发酵144 h,漆酶活力可高达2474.2 IU·mL-1.采用上述粗酶液处理靛蓝染料,当靛蓝浓度为50 mg·L-1,粗酶液用量为0.45%(Ⅴ∶Ⅴ)时,反应40 min,脱色率可达到94.8%.试验结果显示,漆酶在牛仔服生物整理及染整废水的脱色净化处理中具有良好的应用前景.     

黄色短杆菌ilvN基因定点突变和ilvBN、ilvC串联表达对L-缬氨酸产量的影响

由ilv BN、ilv C基因编码的乙酰羟酸合成酶(AHAS)和乙酰羟酸异构还原酶(AHAIR)是L-缬氨酸合成途径的两个关键酶。本实验以黄色短杆菌Brevibacterium flavum MD515为出发菌株,通过PCR技术扩增其ilv BN和ilv C基因,对调节亚基ilv N进行定点突变,获得抗反馈抑制突变型编码基因ilv BNrC;然后将其插入穿梭表达载体p Z8-1中,构建串联表达质粒p Z8-1-ilv BNrC并转化出发菌株,筛选获得工程菌株B.flavum MD515/p Z8-1-ilv BNrC。摇瓶发酵该工程菌株L-缬氨酸产量达29.5 g·L-1,较出发菌株提高27.7%,同时生长速度和生物量也比出发菌株有所提高,丙氨酸含量降低,L-亮氨酸及L-异亮氨酸含量提高。在30 L发酵罐连续补料发酵60 h后L-缬氨酸产量达61.7 g·L-1,糖酸转化率为39.2%。菌株MD515/p Z8-1-ilv BNrC发酵液透光率较出发菌株高且蛋白含量低,这些特性有利于发酵液后期的分离提取。     

硅橡胶膜生物反应器中乙醇发酵与渗透汽化的耦合

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究连续发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒干酵母,所用碳源为工业级葡萄糖。发酵过程由于产物抑制作用,在乙醇质量浓度达到73 g/L时趋于停滞,而耦合渗透汽化膜后,发酵罐内的乙醇质量浓度降低并维持在40 g/L,使发酵可以连续稳定地进行。在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为4.02 g/(L.h)。发酵液中乙醇质量浓度维持在20~63 g/L,聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的总渗透通量为1 220~800 g/(m2.h),分离因子为5~9.2。与传统发酵和分离相同进料质量分数的乙醇溶液相比,乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能相互耦合并得到强化。与较小规模耦合系统(发酵体积1 L和2 L)比较,性能稳定良好。     

L-谷氨酸氧化酶高密度发酵及催化合成α-酮戊二酸

以乳糖代替异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)作为诱导剂,优化补料策略提高菌体密度,优化诱导策略提高蛋白表达,以高密度发酵所得L-谷氨酸氧化酶(LGOX)全细胞转化L-谷氨酸生产?-酮戊二酸(?-KG).结果表明,摇瓶培养条件下LGOX酶活由IPTG诱导的3.12 U/m L提高到4.78 U/m L;通过指数补料与DO-stat补料相结合的两阶段补料策略,5 L发酵罐中细胞浓度由IPTG诱导的2.49 g/L提高到41.6 g/L,LGOX酶活为59 U/m L.优化诱导策略后细胞浓度为48.4 g/L,LGOX酶活提高到156.1 U/m L,分别是优化前的19.4和50倍,?-KG产量达5160 g/L,提高48倍.     

自絮凝颗粒酵母发酵菊芋汁生产乙醇

分别采用分批和连续发酵方式,对自絮凝颗粒酵母Saccharomyces cerevisiae flo发酵菊芋汁生产乙醇的条件进行了优化. 与先酶解菊芋汁后再用自絮凝酵母发酵的分步糖化发酵相比,分批发酵过程中同时加入菊粉酶和自絮凝酵母的同步糖化发酵乙醇得率高,发酵时间短. 当菊芋汁总糖浓度分别为105和179 g/L时,同步糖化发酵的最高乙醇浓度达50和82.5 g/L,比分步糖化发酵高6.4%和13.8%. 在连续发酵过程中应用同步糖化发酵法,当稀释率为0.02 h-1时,乙醇浓度约为90 g/L时达到稳定状态,乙醇得率达到理论值的90%,生产强度达2.12 g/(L×h).     

黄色短杆菌ilvN基因定点突变和ilvBN、ilvC串联表达对L-缬氨酸产量的影响

由ilvBN、ilvC基因编码的乙酰羟酸合成酶（AHAS）和乙酰羟酸异构还原酶（AHAIR）是L-缬氨酸合成途径的两个关键酶。本实验以黄色短杆菌Brevibacterium flavum MD515为出发菌株,通过PCR技术扩增其ilvBN和ilvC基因,对调节亚基ilvN进行定点突变,获得抗反馈抑制突变型编码基因ilvBN^rC;然后将其插入穿梭表达载体pZ8-1中,构建串联表达质粒pZ8-1-ilvBN^rC并转化出发菌株,筛选获得工程菌株B.flavum MD515/pZ8-1-ilvBN^rC。摇瓶发酵该工程菌株L-缬氨酸产量达29.5 g·L^-1,较出发菌株提高27.7%,同时生长速度和生物量也比出发菌株有所提高,丙氨酸含量降低,L-亮氨酸及L-异亮氨酸含量提高。在30 L发酵罐连续补料发酵60 h后L-缬氨酸产量达61.7 g·L^-1,糖酸转化率为39.2%。菌株MD515/pZ8-1-ilvBN^rC发酵液透光率较出发菌株高且蛋白含量低,这些特性有利于发酵液后期的分离提取。     

产朊假丝酵母发酵生产谷胱甘肽的氨基酸添加策略

研究了添加氨基酸对产朊假丝酵母(Candida utilis WSH02-08)合成谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的影响,结果表明,两阶段添加氨基酸能显著提高GSH的发酵水平.摇瓶中发酵10h添加4mmol/L L-半胱氨酸,16h添加混合氨基酸(L-谷氨酸8 mmo/L,L-半胱氨酸8 mmol/L,甘氨酸12 mmol/L),GSH产量和胞内GSH含量分别为290.1 mg/L和3.22%.在3 L发酵罐中,将上述氨基酸添加策略与高密度培养技术相结合,36 h流加葡萄糖的同时添加20 mmol/LL-广胱氨酸,45 h添加混合氨基酸(L-谷氨酸40 mmo/L,L-半胱氨酸40 mmol/L,甘氨酸60 mmol/L),GSH产量和胞内GSH含量分别达1725.3 mg/L和3.29%,分别比高密度培养提高了111.4%和100.6%.