蛋白聚糖类生物絮凝剂REA-11的发酵和絮凝条件

在考察絮凝剂产生菌诺卡氏菌Nocardia sp. CCTCC M201005基本生长代谢特性的基础上，研究了营养条件对生物絮凝剂REA-11合成的影响. 结果表明，蔗糖是该菌生长及REA-11合成的最佳碳源；玉米浆既能刺激菌体生长，又能显著提高絮凝剂的水平；培养基碳氮摩尔比在20~30时，絮凝活性最大. 提出了促进REA-11合成的控制策略：发酵前期适当提高玉米浆的浓度，发酵后期按碳氮比为20~30，补加一定量的蔗糖和尿素. 絮凝条件研究结果表明，REA-11在偏酸性范围内(pH=3.0~6.5)絮凝活性耐热性较强; CaCl2能显著提高REA-11的絮凝活性；本实验体系中，CaCl2的最佳助凝浓度为8 mmol/L, CaCl2浓度增大使REA-11的最适投加量呈降低趋势.     

溶氧对Candida glycerinogenes产甘油发酵代谢流分布的影响

分析了耐高渗高产甘油工业菌株产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)的摇瓶发酵过程,发现溶氧水平是影响C.glycerinogenes 生长、代谢产物生成的重要因素。在此基础上,以5 L发酵罐研究了不同恒溶氧水平甘油的合成过程,通过代谢流分析表明,低溶氧环境下乙醇碳流量增加,导致糖耗快而甘油合成相对较少;碳流分布表明HMP途径在甘油过量合成中起着重要的作用。分析C.glycerinogenes发酵过程中能量代谢和物质代谢（氧化磷酸化和底物水平磷酸化）的变化发现高溶氧环境下ATP合成水平高,一定程度抑制底物水平磷酸化从而使碳流更多地流向了甘油合成;C.glycerinogenes胞内氧化还原平衡(NADH/NAD+比率)的研究进一步解释了产甘油假丝酵母中甘油合成和乙醇生成的竞争关系。     

苏芸金杆菌代谢特性研究

采用１２Ｌ玻璃发酵罐，测定了苏芸金杆菌发酵过程中的菌体浓度、总糖、还原糖、氨基氮、溶磷、溶氧、氨离子、核酸、ＡＴＰ、ｐＨ、蛋白酶及粘度等参数。获得了Ｂ．ｔ生长过程的代谢曲线，从中分析了各参数变化间的相互关系。这对于控制Ｂ．ｔ发酵过程及提高发酵水平具有一定指导意义。     

基于动态代谢通量分析的发酵过程多目标优化

通过动态代谢通量分析方法建立发酵过程模型,提出了一种基于微观代谢信息的发酵过程多目标优化策略,该策略基于所建微观模型,根据动态特性将发酵过程分为菌体生长和产物合成两个阶段,进行特征分析并从微观通量层面分别设计优化目标与约束条件,采用多目标粒子群算法求得最优解。该方法用于青霉素发酵过程底物流加速率和pH的操作轨迹优化,仿真实验结果表明,采用基于微观通量的多目标优化策略能够提高产物终端浓度,表明优化策略的有效性。     

产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的代谢通量分析

根据产朊假丝酵母利用葡萄糖作为惟一碳源生物合成谷胱甘肽的代谢网络,利用代谢通量分析方法分析了谷胱甘肽分批发酵不同阶段各代谢途径碳通量的分布和变化规律.在此基础上,通过分阶段温度控制和L-半胱氨酸添加等策略,调节谷胱甘肽分批发酵过程中的代谢通量分布,谷胱甘肽生物合成的产量明显提高,最大增加幅度分别达到23%和91%.同时对这些策略下谷胱甘肽的过量合成机理进行了解释.     

克雷伯氏杆菌发酵生产1,3-丙二醇的代谢通量优化分析

以克雷伯氏杆菌为研究对象,系统研究了1,3-丙二醇厌氧和微氧代谢途径.采用代谢通量分析法建立了代谢通量平衡模型,通过线性规划对1,3-丙二醇厌氧和微氧发酵进行了优化分析,得到其最优代谢通量分布和最大理论得率,并分析了比生长速率、底物浓度以及乙醇生成速率、氧气消耗速率、呼吸商对1,3-丙二醇得率的影响.     

基于代谢通量分析的SAM和GSH联产溶氧控制策略

为了提高S-腺苷甲硫氨酸(SAM)和谷胱甘肽(GSH)的联产量,考察了溶氧条件对Candida utilis CCTCC M209298发酵联产SAM和GSH的影响。采用代谢通量分析方法对不同转速下SAM和GSH联产发酵过程中的物质和能量代谢进行分析,确定了较优的溶氧控制策略:前9 h的发酵恒定转速350 r min 1,9 h后控制溶氧不低于30%。在此策略下,C.utilis CCTCC M 209298分批发酵生产SAM和GSH的联产量为520.7 mg L 1。最后分别从发酵动力学、代谢通量分析以及呼吸商变化规律对该溶氧控制策略促进SAM和GSH联合高产的原因进行了定量解释。     

代谢副产物对Klebsiella pneumoniae生长及合成1,3-丙二醇的影响

研究了Klebsiella pneumoniae在厌氧摇瓶中的生长代谢特性和基质消耗情况,发现主要副产物乙醇是抑制菌体持续生长及1,3-丙二醇合成的主要因素,外源添加实验表明,8 g/L乙醇可使K. pneumoniae比生长速率、1,3-丙二醇比合成速率、最大菌体浓度及1,3-丙二醇终浓度分别下降21.6%, 22.1%, 59.6%及33.5%;指数生长期加入乙醇对菌体生长代谢的抑制作用更加明显. 其他代谢副产物乙酸、乳酸、2,3-丁二醇对K. pneumoniae生长代谢也有不同程度影响,乙酸浓度仅2 g/L即可对菌体生长产生抑制,乙酸浓度达到5 g/     

不同溶氧控制方式下的谷胱甘肽分批发酵过程分析

分析了产朊假丝酵母生产谷胱甘肽（GSH）的摇瓶发酵过程,发现溶氧浓度的大小成为影响细胞生长和GSH产量的重要因素。在此基础上,研究了恒溶氧和恒转速条件下的GSH分批发酵过程,与恒转速发酵相比,恒溶氧控制发酵可以明显提高细胞干重和GSH产量,当恒溶氧浓度为35%时,二者的提高幅度最多可分别达到22%和30%。最后分别采用发酵动力学模型和代谢网络中各代谢物通量的分布情况对该结果产生的原因进行了定量解释。     

葡萄糖、磷酸盐对天蓝色链霉菌生长、代谢及蓝色素生成的影响

在天蓝色链霉菌分批发酵中，葡萄糖浓度的提高（4.76-16.8g/L)促进了菌体的生长；葡萄糖浓度的进一步提高（16.8-42.6g/L)，菌体生长不变；再从42．6g/L增加到55．3g/L，菌体生长受到抑制。与之相对应，在这3个不同葡萄糖浓度范围内，色素产量随葡萄糖浓度增加而增加、缓慢下降及大幅度下降。磷酸盐浓度的提高（0.93-18.5mmol/L)促进了菌体生长，更高磷酸盐浓度对菌体的生长没有明显影响。除了低磷酸盐浓度（0.93mmol/L）外，磷酸盐浓度对葡萄糖的利用没有明显影响。初始磷酸盐浓度对色素生成影响很大，最佳浓度为9.56mmol/L。     

一种新型蛋白聚糖类生物絮凝剂的分离纯化及组成分析

从土壤中筛选获得了一株絮凝剂产生菌 ,经初步鉴定为诺卡氏菌 (Nocardiasp .) .考察了该菌株的基本生长代谢特性 ,其合成的絮凝剂约 80 %以上分泌至胞外培养基中 .利用有机溶剂沉淀结合柱层析法从Nocardiasp .CCTCCM 2 0 10 0 5的发酵液中提取到一种新型生物絮凝剂REA - 11.分析表明 ,REA - 11是一种以半乳糖醛酸为主要结构单元的酸性蛋白聚糖     

丙酸杆菌的两种固定化细胞反应器发酵生产丙酸及其代谢通量分析

根据构建的费氏丙酸杆菌合成丙酸的生化反应网络,利用代谢通量分析法分析了课题组构建的两种固定化细胞反应器对丙酸发酵的影响.结果表明,固定化细胞发酵可以调节葡萄糖-6-磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸节点处的代谢通量分布,从而最终影响生物量和各种有机酸的合成.与游离发酵相比,两种固定化发酵方式戊糖磷酸途径通最都有显著提高,乙...     

高渗透压胁迫下Candida krusei的代谢分析

研究了指数生长期的克鲁氏假丝酵母细胞（Candida krusei）在高渗胁迫下的生理代谢。甘油和海藻糖是克鲁氏假丝酵母细胞的主要相容性溶质。在高渗环境下，胞外甘油浓度增加为对照的2倍，海藻糖含量也较对照提高7％。代谢流分析表明，在高渗环境下从节点葡萄糖六磷酸流向海藻糖合成的碳流量与常规培养相比较增加了1．6倍。从节点磷酸二羟丙酮和三磷酸甘油醛流向三磷酸甘油合成甘油的碳流量增加了67．2％，而流向三梭酸（TCA）循环的流量减少了26．9％。能量代谢分析也表明在高渗环境下用于NADH合成的碳流量仅为常规培养的三分之一，克鲁氏假丝酵母细胞在高渗环境下甘油与海藻糖的合成更为高效。     

基于能量代谢分析的S-腺苷蛋氨酸和谷胱甘肽联合高产方法

采用能量代谢分析方法,以S-腺苷蛋氨酸和谷胱甘肽联产发酵过程中能量代谢的关键物质ATP的水平变化为指导,结合L-半胱氨酸的适时添加策略,实现了S-腺苷蛋氨酸和谷胱甘肽联产发酵的进一步高产。在ATP水平指导的L-半胱氨酸添加策略下,实现了胞内ATP的有效利用,且分批培养和流加培养时S-腺苷蛋氨酸和谷胱甘肽的联产量达到584.7 mg·L^-1和1004.4 mg·L^-1,分别比对照提高了27.1%和26.4%。该研究结果为类似耗能合成有用化学品的联产发酵及其高产提供了可行的发酵过程优化策略。     

盾叶薯蓣糖化液发酵生产2,3-丁二醇

利用克雷伯氏杆菌以盾叶薯蓣糖化液为底物发酵生产2,3-丁二醇(2,3-BD),考察了2,3-BD浓度、生产强度、有机酸生成及代谢流量分布情况. 结果表明,盾叶薯蓣中的有机酸成分能促进三羧酸循环途径和乙酸途径的代谢流,减弱琥珀酸途径的代谢流,从而提高2,3-BD的浓度. 以盾叶薯蓣糖化液为底物,采用批式流加方式,补加固体葡萄糖,发酵56 h,发酵液中2,3-BD最终浓度达到80.20 g/L,乙偶姻与2,3-BD浓度之和最终达到86.19 g/L,生产强度达到1.54 g/(L×h),比单独以葡萄糖为底物时分别提高了8.50%, 7.38%和7.69%.     

利用基元模式分析酿酒酵母的葡萄糖厌氧发酵过程以提高乙醇产量

Elementary flux mode （EFM） analysis was used in the metabolic analysis of central carbon metabolism in Saccharomyces cerevisiae based on constructed cellular network. Calculated from the metabolic model, the ethanol-producing pathway No. 37 furthest converts the substrate into ethanol among the 78 elementary flux modes. The in silico metabolic phenotypes predicted based on this analysis fit well with the fermentation performance of the engineered strains, KAM3 and KAMll, which confirmed that EFM analysis is valid to direct the construction of Saccharomyces cerevisiae engineered strains, to increase the ethanol yield.     

金色链霉菌碳代谢流量变化特性的研究

建立简化的金色链霉菌代谢网络模型,根据其在复合培养基上的代谢特性,用优化手段求解细胞内碳代谢网络流量。根据不同时期金色链霉菌细胞内碳代谢流的分布,分析金色链霉菌生长代谢过程的碳代谢特性。研究表明, 在对数生长期,碳在EMP途径的通量为0.701mmolg-1h-1,占66.6%,进入HMS途径的流量为0.353mmolg-1h-1,占总碳消耗量的33.4%;在产物合成期,进入EMP途径的代谢流量降至0.382mmolg-1h-1,占进入细胞总碳流量的的51.6%;进入HMS途径的碳为0.358mmolg-1h-1,占48.4%。磷酸己糖旁路HMS通量对金霉素的合成起重要的调节作用, 添加磷酸盐和芳香性氨基酸抑制HMS途径的碳代谢通量,金霉素合成量分别降低50%以上。