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%.     

菊芋原料同步糖化发酵生产丁二酸

对菊芋原料发酵生产丁二酸进行了研究,用 Actinobacillus succinogenes 和 Aspergillus niger 同步糖化发酵,发现同步糖化发酵效果优于糖化后再发酵,在同步糖化发酵过程中还原糖质量浓度始终保持在10～40 g/L,可以避免高浓度的还原糖对 A.succinogenes 的抑制.5 L搅拌罐中同步糖化补料分批发酵96 h产丁二酸98.2 g/L,对消耗糖产率95.4%,生产强度1.02 g/(L·h) .     

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%.     

以白酒酒糟为原料发酵产丁二酸

以白酒酒糟为原料,经酶法糖化,由Actinobacillus succinogenes发酵生产丁二酸。纤维素酶或糖化酶分别水解白酒糟,在酶反应的最适温度和pH条件下,酒糟中的纤维素和淀粉的水解率分别为44.04%和92.26%,相应还原糖对酒糟的得率分别为110 mg/g和126 mg/g酒糟;但2种酶以分步或同步方式水解白酒糟时,酶水解反应受到产物抑制作用,总还原糖得率仅约为150 mg/g酒糟。采用分步糖化发酵工艺,400 g/L白酒糟经两种酶水解后,得到还原糖58.4 g/L,该水解液发酵产丁二酸28.8 g/L,丁二酸产率72 mg/g酒糟;而采用先用纤维素酶水解白酒糟,再用糖化酶和A.succinogenes同步糖化发酵的工艺,240 g/L白酒糟产丁二酸浓度为32 g/L,产率133 mg/g酒糟。以白酒酒糟为原料发酵生产丁二酸,利用了废弃物,无需外源添加氮源,无需对原料进行酸碱预处理,具有一定的应用前景。     

啤酒废酵母酶解液作为有机氮源厌氧发酵制备丁二酸的研究

确定了以啤酒废酵母为原料,酵母酶解液中α-氨基氮含量为考察指标的蜗牛酶酶解破壁条件;并以啤酒废酵母酶解液为有机氮源,厌氧发酵制备丁二酸。结果表明蜗牛酶破壁效果最好,其最佳反应条件为蜗牛酶用量10mg/g干物质,pH6.5,40℃水浴,反应16h,酵母酶解液中α-氨基氮含量为0.504g/100mL;当发酵培养基中葡萄糖浓度为50g/L,啤酒废酵母酶解液作为有机氮源时,菌株Actinobacillus succinogenes NJ113可以产34.6g/L丁二酸,收率69%,和以酵母膏为有机氮源厌氧发酵制备丁二酸(丁二酸浓度为35.1g/L,收率70.2%)比较,产量相近,成本较低。     

有机氮源对腺苷发酵的影响

腺苷在生理生化过程中起着重要的调控作用,具有较高的药用价值,在医药领域有着广泛的应用.主要研究了玉米浆、豆饼水解液和酵母粉等有机氮源对腺苷发酵产苷的影响.在5L发酵罐上通过添加不同浓度的有机氮源,考察枯草杆菌XGL在不同条件下的菌体生长与产苷情况.通过实验优化,获得最佳的有机氮源为玉米浆20 mL/L、豆饼水解液30 mL/L、酵母粉16 g/L,在此条件下发酵50 h,腺苷最高产量达到41.6 g/L,比初始发酵条件提高65.1％.     

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%。     

有机氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌Escherichia coli TRP03为供试菌株,研究了多种有机氮源对L-色氨酸发酵的影响。 首先对不同来源的酵母 粉进行了优化试验,确定一种最优酵母粉,摇瓶发酵时L-色氨酸可积累10.21g/L;利用5 L发酵罐发酵1.5～3.0h时,细胞出现二次生 长现象,选择添加氨基酸粉和氯化胆碱促进细胞生长,经优化实验,确定同时添加氨基酸粉2g/L、氯化胆碱0.5g/L可在很大程度上解 决细胞的二次生长问题并提高L-色氨酸产量至44.21g/L;为提高中后期菌体活力及产酸能力,选择在不同发酵时期流加质量浓度为 1g/L的酵母粉、蛋氨酸及谷氨酰胺混合液,确定10h流加时,中后期的活细胞数提高了30.18%,保证了菌体活力。菌株E. coli TRP03经36h发酵,可积累L-色氨酸51.23g/L,较未经任何优化的菌株提高41.91%。     

L-色氨酸营养缺陷型高产菌株的发酵工艺研究

目的以L-色氨酸营养缺陷型高产菌HX22-118为出发菌株,研究探讨L-色氨酸补料分批发酵工艺。方法通过对L-色氨酸补料分批发酵工艺中不同初糖浓度、不同补料方式、碳氮源比例、不同p H值调节方式、添加L-苯丙氨酸、L-酪氨酸对发酵的影响进行了研究。结果通过补料分批发酵工艺能有效地解除了高糖对菌体生长的抑制,促进菌体生长产酸,选择初糖淀粉浓度为90 g/L,保持葡萄糖总浓度160 g/L,在发酵第24 h开始连续流加剩余的糖,并于发酵第12 h和24 h分2次补加各50 mg/L的L-苯丙氨酸、L-酪氨酸,同时用氨水与Na OH控制发酵过程的p H,发酵产酸较分批发酵的33.5 g/L提高49.5%,达到50.1 g/L,缩短了发酵周期,提高了原料利用率。结论形成一套先进的L-色氨酸工业化发酵生产工艺技术,产酸高,生产运行稳定。     

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。     

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)。     

玉米浆对丁二酸发酵的影响

采用产琥珀酸放线杆菌NJ113为发酵菌种,研究了5种型号的玉米浆(由法国罗盖特公司提供的095K,048K,095E,No.120924和一种国产玉米浆)对丁二酸发酵的影响。研究了095K和No.120924玉米浆替代酵母膏作为廉价氮源的可行性。结果表明,095K玉米浆可以完全替代酵母膏,No.120924的最适替代比例(体积分数)为60%~80%。测定095K玉米浆中氨基酸、维生素和金属离子的含量,并通过正交试验研究了玉米浆中关键组分对丁二酸发酵的影响,得到了6种关键组分(谷氨酸、苏氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、烟酸和生物素)的质量浓度优化组合,与对照组相比,丁二酸产量提高了41.8%。     

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。     

玉米秸秆糖醇发酵产丁二酸及表征

以玉米秸秆糖醇液为原料,考察产琥珀酸放线杆菌（Actinobacillus succinogenes）X-1对不同单一碳源的同化能力,并验证产琥珀酸放线杆菌可同化利用玉米秸秆糖醇液。利用Box-Behnken中心组合设计试验,通过响应面分析法优化发酵工艺参数为：玉米秸秆糖醇液初始还原糖质量浓度42.81 g/L、酵母膏质量浓度12.53 g/L、缓冲剂MgCO3质量浓度15.90 g/L,经5 L发酵规模实验,发酵周期48 h,丁二酸产率为85.1%,还原糖利用率为85.4%。经红外光谱和核磁共振表征其发酵产物为生物基丁二酸。     

不同有机氮源对发酵法生产肌苷影响的研究

以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）HX1026为研究对象,研究大豆蛋白胨、酵母粉、玉米浆干粉和豆粕水解液4种有机氮源对 发酵法生产肌苷产量的影响。 结果表明,以豆粕水解液为有机氮源时,肌苷产量高于其他有机氮源,其中山东1号豆粕水解液摇瓶发 酵肌苷产量最高,达到31.2 g/L。在20 L发酵罐验证实验中,肌苷产量达到51.2 g/L,发酵罐中肌苷晶体的形成过程清晰可见,进一步证 实山东1号是最适合B. subtilis HX1026发酵生产肌苷的有机氮源。 山东1号的主要技术参数如总氮含量、氨基氮含量、氨基氮/总氮比 值分别是3.22%、2.06%、0.639,可以作为肌苷发酵生产过程中选择有机氮源的标准,以确保肌苷发酵过程的稳定性。     

芭蕉芋糖浆发酵生产丁二酸培养基的优化

以芭蕉芋糖浆为主要原料,利用琥珀酸放线杆菌(Actinobacillus succinogenes)CGMCC1593发酵生产丁二酸。单因素试验表明,培养基中总糖、玉米浆和磷酸盐对发酵有显著影响,利用响应面分析法(RSM)对培养基成分进行优化,并建立了各因素与丁二酸产量之间的数学模型。当各参数取值分别为总糖89.66 g/L,磷酸盐4.46g/L,玉米浆38.55 g/L,丁二酸最大估计值为62.92 g/L。优化后丁二酸产量比优化前提高了22.7%,与响应面预测极值基本相符。     

秸秆两步发酵法制备丁二酸研究

目的：以秸秆为原料进行生物转化制备有机酸。方法：在秸秆汽爆法预处理的基础上,以绿色木霉为菌种进行秸秆降解发酵,对降解单糖接种放线杆菌进行二次发酵制备丁二酸。结果：第一步绿色木霉发酵时,通气量0.3L/L·min,30℃发酵36h,后将发酵扩增8倍进行55℃酶解24h,五、六碳糖累积浓度达到49.4g/L。第二步产丁二酸放线杆菌发酵时,控制温度37℃、罐内CO2 压力0.11MPa、转速250r/min,发酵40h,最终产丁二酸累积浓度为67g/L。结论：秸秆制备丁二酸的两步发酵法工艺具有工业推广价值。     

自絮凝产琥珀酸放线杆菌发酵产丁二酸过程中的细胞回用

为了解除丁二酸生产中的产物抑制作用,考察了沉降法收集自絮凝产琥珀酸放线杆菌YZ0819菌体,移除产物,加入新鲜培养基并继续进行丁二酸的发酵。结果表明经正常70g/L初始葡萄糖发酵结束后,收集细胞进行第二次发酵,在仅含有葡萄糖和水作为发酵培养基的情况下,细胞能消耗60g/L的葡萄糖,生成45.30g/L的丁二酸,丁二酸得率为75.50%。与正常发酵相比,在第二次发酵过程中虽然丁二酸的生产强度有较大幅度下降但整个过程几乎不产副产物甲酸,乙酸的量也略有下降,因此主产物丁二酸的量有所提高。通过对细胞的回用研究表明,将产物移除收集细胞进行回用,细胞仍具有较高的产酸能力,整个过程增加了丁二酸的总产量,降低丁二酸的生产成本。