pH调控方式对微囊包埋Klebsiella pneumoniae发酵的影响

考察了不控制pH、CaCO3调节pH和KOH调节pH情况下,NaCS/PDMDAAC微胶囊包埋的肺炎克雷伯氏杆菌Klebsiella pneumoniae ZJU5205的菌体生长、底物甘油的消耗和1,3-丙二醇的生成动力学,并同时测定了过程中pH的变化情况。结果表明,通过KOH调节pH,可获得最大菌体生长量和最大的1,3-丙二醇浓度。故对固定化肺炎克雷伯氏杆菌来说,有效调控pH对发酵过程有重要影响。     

NaCS/PDMDAAC微囊化肺炎克雷伯氏菌发酵产1,3-丙二醇

研究一种新型的生物微胶囊体系--NaCS/PDMDAAC,包埋肺炎克雷伯氏菌(K. Pneumoniae ZJU 5205)产1,3-丙二醇.比较不同初始菌体包埋量、胶囊/发酵液体积、发酵液pH值、初始甘油质量浓度等对微囊化细胞发酵结果的影响.结果表明,将细胞种子液稀释5倍后包埋,当胶囊与发酵液的体积比为1∶2、初始pH值为7、初始甘油质量浓度为60 g·L-1时,得到较好的发酵结果.考察肺炎克雷伯氏菌在囊内的生长曲线,以及底物和产物质量浓度随发酵时间的变化,发现由于胶囊引起的扩散限制,可以持续维持囊内较低的底物质量浓度,从而部分克服高质量浓度底物对菌体生长和生成产物的抑制.     

乙酸对1，3-丙二醇发酵的影响

考察了克雷伯氏菌发酵生产1,3-丙二醇过程中，乙酸对发酵过程的影响。结果表明，在发酵初始培养基中加入微量的乙酸能够提高1，3－丙二醇的产量，但乙酸的添加会影响菌体生长，造成发酵液的菌体吸光度A下降。通过实验确定了乙酸的最优添加质量浓度为0.6g/L，此时1,3-丙二醇质量浓度为8.46g/L，转化率为0.62；在此浓度乙酸初始培养基中添加1.2g/L葡萄糖作为辅助底物将甘油转化率提高到0.66。     

克雷伯氏菌产物耐受突变株的发酵工艺

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)是1,3-丙二醇(1,3-PD)生产菌。研究了经60Co诱变获得的一株产物耐受突变株KpA6010进行了发酵初期供氧时间、供氧与否和发酵过程中后期维持甘油浓度对1,3-PD生产及副产物形成影响。结果显示,采取全厌氧发酵和中后期维持甘油质量浓度20 g/L的工艺对1,3-PD生产有利。5 L罐全程厌氧补料分批培养结果表明,1,3-PD的产量、摩尔得率和生产强度分别达到70.81 g/L、0.649和2.083 g/(L.h),较出发菌分别提高了54.3%、52.0%和50.7%。     

NaCS-PDMDAAC微胶囊固定化假单胞菌TS-1138从ATC合成L-半胱氨酸

采用非均相反应制备NaCS(硫酸纤维素钠),考察了反应液中正丙醇-硫酸的最佳比例为25∶35,NaCS和PDMDAAC的最适滴制浓度分别为4%和3%;利用NaCS-PDMDAAC微胶囊对假单胞菌TS-1138进行固定化并进行连续培养,结果表明,菌体能在胶囊内很好的生长和繁殖,连续培养132h后菌浓可达到4.5×1011个/mL胶囊,是在相同条件下游离培养的6倍;固定化菌体以ATC为底物生成L-半胱氨酸的催化活性是游离培养菌体的2.5倍,并且固定化菌体的重复使用能力明显优于游离菌体.重新考察固定化菌体的最适催化反应时间为3h,在一定程度上弥补了微胶囊传质性相对较差的不足.     

固定化丁酸梭菌转化甘油生产1,3-丙二醇的研究

通过比较棉纤维织物、聚乙烯醇缩甲醛柱体、活性炭颗粒在35℃、厌氧条件下吸附丁酸梭菌(Clostridium butyricum)将甘油转化为1,3-丙二醇的有效性,选择活性炭颗粒作为固定化丁酸梭菌的较佳载体.以活性炭颗粒作为吸附载体时,初始甘油质量浓度从20g/L提高至252g/L,最终1,3-丙二醇质量浓度从9.5g/L增加至38.3g/L,同时残余甘油质量浓度从0g/L提高至96.3g/L,1,3-丙二醇的时空产率从0.7g/(L·h)提高至2.2g/(L·h),摩尔得率从65%降低至58%.     

微生物转化法生产1,3-丙二醇的研究进展

综述微生物转化法生产1,3-丙二醇(1,3-PD)的研究进展,包括发酵菌种和发酵工艺等.生物转化法生产1,3-PD与化学法相比,具有选择性好、转化率高、分离纯化简单、无污染、利用可再生资源等优点.要使生物转化法生产1,3-PD能与化学法竞争,在提高1,3-PD发酵生产水平的同时,必须有效降低生产成本.以生物柴油副产物废甘油为发酵底物生产1,3-PD,可大大降低1,3-PD生产成本,同时解决废甘油高附加值利用的问题,延长产业链.但存在的问题是废甘油成分复杂,抑制了微生物的生长和代谢.     

两阶段控制甘油浓度提高1,3-丙二醇发酵水平

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)分批发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD),根据菌体生长、产物生成和补料可将发酵过程分成4个阶段.不同阶段控制不同的底物浓度会对菌体生长和产物生成产生不同的影响.研究发现,菌体生长阶段(阶段Ⅱ)底物浓度控制在6.0 g/L最适合菌体生长,产物主要生成阶段(阶段Ⅲ)底物浓度控制在18.9 g/L最适合产物生成,菌浓可达7.83 g/L,最终1,3-PD的浓度为68.5 g/L,摩尔转化率为61%,生产强度为2.21 g/(L·h).     

Pt/Nd2O3-WO3/ZrO2催化甘油氢解制1,3-丙二醇

制备不同Nd2O3质量分数的2％ Pt/Nd2O3-WO3/ZrO2催化剂.通过N2物理吸附,NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温脱附(H2-TPD)、CO脉冲吸附等方法表征催化剂的物理化学性质.用固定床连续流动反应器考察催化剂对甘油氢解制1,3-丙二醇反应的催化性能.结果表明,引入Nd2 O3提高了催化剂的H2吸附量,进而提高了催化剂的催化活性;焙烧温度对催化剂性能有重要影响.在4 MPa、130℃、质量分数为60％甘油水溶液进料、液体体积空速(LHSV)0.25 h-1反应条件下,2％ Pt/0.25NdWZ (700,450)催化剂催化甘油氢解反应,甘油转化率为75.2％,1,3-丙二醇产率达28.9％,产物中n(1,3-丙二醇)/n(1,2-丙二醇)达到21.9.     

间歇发酵非线性酶催化混杂动力S系统及参数辨识

在微生物间歇发酵生产1,3-丙二醇的过程中,不能根据实验确定甘油和1,3-丙二醇跨膜运输方式。本文以此为背景,建立相应的非线性酶催化混杂动力S系统,进而以胞外物质浓度的相对误差为性能指标,以非线性酶催化混杂动力S系统为约束条件,建立参数辨识模型,并证明辨识模型最优解的存在性。利用粒子群算法对参数辨识问题进行求解,推断出甘油和1,3-丙二醇最有可能的跨膜运输方式是主被动运输相结合。     

丁酸梭菌产1,3-丙二醇的培养基优化

为提高丁酸梭菌(Clostridium butyricum)VPI 1718产1,3-丙二醇的能力,采用均匀设计试验和人工神经网络结合遗传算法对培养基进行优化,得到最优配方(g/L):废甘油70,酵母粉2.0,KH2PO4 0.6,K2HPO4 1.2,(NH4)2SO42.6,MgSO4 0.2;使用该培养基在5 L发酵罐中分批培养14 h丁酸梭菌后,1,3-丙二醇质量浓度为33.0g/L,转化率为55.3%,生产强度为2.36 g/(L·h),较优化前分别提高了32.5%,7.17%和33.3%.     

微生物间歇发酵生产1,3-丙二醇过程辨识与优化

以肺炎杆菌转化甘油生成1，3-丙二醇（1，3-PD）的过程为研究体系，根据微生物间歇培养过程的特征及动态行为，建立了简化的间歇发酵过程的非线性动力系统及其参数辨识模型，论述了动力系统与辨识问题解的存在性，并求得最优辨识参数．以初始底物浓度、菌种浓度及发酵时间为控制变量，以1，3-PD的生产强度为性能指标，建立了非线性系统的最优控制模型，针对实际算例求得最优解，为1，3-PD的产业化生产设计提供理论指导．     

甘油发酵生产1,3-丙二醇的菌种筛选

本实验室从上海地区的活性污泥中分离得到能使甘油转化产生1，3-丙二醇的细菌，经过初步筛选和GC-MS分析鉴定，得到一株转化率较高的菌株，随后对其发酵条件和培养基成分进行初步的探索，确定了较为优化的培养基配方．此菌株的甘油转化率达到47．3％．     

克雷伯氏肺炎杆菌生产1,3-丙二醇代谢途径中的酶活变化

考察了不同条件下克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella.pneumoniae)合成1,3-丙二醇(1,3-PD)的3种关键酶(甘油脱氢酶(GDH)、1,3-PD氧化还原酶(PDOR)及甘油脱水酶(GDHz))的表观酶活变化。结果显示:这3种酶的酶活变化与Klebsiella.pneumoniae的1,3-PD代谢不完全相关。用SDS-PAGE电泳分析上述不同发酵条件下酶活变化,结果显示不同于3种酶的蛋白条带,Mr约为4.0×104位置的蛋白条带有明显的变化,这可能与菌体代谢过程相关,结论有待进一步深入研究。     

过表达生长相关基因对肺炎克雷伯氏菌甘油代谢的影响

在肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）中过表达生长调控基因,以携带空载体的重组菌为对照,筛选生物量高且目标产物增加的重组菌。摇瓶发酵 24h后测定各重组菌的生物量、甘油消耗及代谢物产量。研究发现,与携带空载体的重组菌相比,过表达编码核糖ABC转运酶的rbsC基因可使生物量和甘油转化率分别提高16.08%和24.69%,1,3-丙二醇和2,3-丁二醇产量分别提高39.59%和19.79%;过表达tRNA核苷酸转移酶基因cca可使生物量和甘油转化率分别提高7.17%和19.16%,1,3-丙二醇和2,3-丁二醇产量分别提高36.24%和13.39%。研究结果表明刺激细菌生长可望促进目标产物的积累。     

辅酶A依赖的丙醛脱氢酶基因的克隆、表达及其对宿主菌生长的影响

辅酶A依赖的丙醛脱氢酶(Pdu P)是以甘油为底物催化合成聚3-羟基丙酸的关键酶。本研究从鼠伤寒沙门氏菌基因组中PCR扩增了pdu P基因,构建表达载体后转化肺炎克雷伯氏菌,得到重组菌K.p(p ET-pk-pdu P)。SDS-PAGE显示Pdu P实现了高效表达。生长曲线表明重组菌延迟进入平稳期,生物量较空质粒对照菌提高了24.68%,1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的产量分别达到16.58 g/L和15.68 g/L,甘油转化率比空质粒对照菌和原代菌分别提高了40.62%和34.02%。上述结果表明,过表达pdu P重排了代谢流量,促进了菌体生长。     

微生物批式流加发酵的建模及基于HPSO算法的参数辨识（英文）

研究了微生物批式发酵甘油生产1,3-丙二醇过程的建模和参数辨识。由于流加过程中甘油和碱被间断地注入发酵罐,因而本文提出一个非线性多阶段动力系统描述该过程,并讨论了该系统的性质。以实验数据和计算值之间误差平方和最小为性能指标,建立了系统辨识模型,并证明了参数的可辨识性。最后构造了混杂粒子群算法求解该参数辨识模型,数值结果表明实验观测值和计算值之间的误差比已有文献降低了1.76%～41.77%,因而该系统能更好的描述批式流加发酵过程。     

改进的微生物连续发酵动力系统及参数辨识

以微生物连续发酵生产1,3-丙二醇为背景,研究了非线性动力系统及其参数辨识问题.首先根据发酵过程的特征和动态行为,在底物甘油过量的条件下,考虑了细胞内甘油与1,3-丙二醇的浓度变化,改进了描述微生物连续发酵过程的非线性动力系统,分析并论述了该非线性动力系统的主要性质;其次以平均相对误差为性能指标,建立了参数辨识最优化模型,并用粒子群算法求解.计算结果表明,该模型适合描述主要产物1,3-丙二醇的动态行为,但用来描述副产物的浓度变化率不够精确.