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     

抗真菌多肽捷安肽素发酵条件的研究

对筛选出的一株芽孢杆菌ZK发酵产物抗真菌多肽捷安肽素的发酵培养基组分(碳源、氮源及无机盐)和工艺条件(发酵温度、起始pH,摇床转速,装液量)进行了摸索,通过单因素实验和正交优化实验,确定了ZK菌株发酵培养基最佳组成:生物氮素3.5％、葡萄糖3％、酵母膏0.08％、MgSO4·7H2O 0.5％、KH2PO4·3H2O 0.1％;最适温度为32℃;最适初始pH为8.0.在250 mL三角瓶中装50 mL培养基,于150 r min-1的旋转摇床上32℃振荡培养72 h,ZK菌株产捷安肽素的量达到最大.图8表5参14     

米曲霉产氨基酰化酶条件及部分酶学性质研究

通过单因子和多因子摇瓶正交优化试验,确定了米曲霉液态发酵产氨基酰化酶的最佳发酵条件.优化发酵培养基组成(ρ/gL-1):葡萄糖40,蔗糖10,可溶性淀粉20,蛋白胨2.5,马铃薯液1000mL,pH自然.培养基装量50mL/250mL三角瓶,接种量4%.培养温度30℃,转速100r/min,发酵时间42h.每50mL培养物的总酶活由优化前的2627u提高到7338u,是优化前的2.79倍.研究了米曲霉氨基酰化酶的部分酶学性质.该酶催化反应的最适pH为7.0,最适温度为40℃,低浓度的Co2 (5×10-4mol/L)对酶活激活作用显著.图5表2参8     

化感链霉菌6803菌株液体发酵工艺优化的研究

土壤微生物链霉菌6803菌株被证明对高等植物具有化感作用。采用单因子实验方法,研究液体发酵碳源、氮源、无机盐、发酵温度、发酵液初始pH值、摇床转速、发酵时间等对链霉菌6803菌株菌丝体产量及发酵液化感作用的影响,用均匀试验设计法优化了发酵工艺条件。结果表明：链霉菌6803菌株生长和产生化感作用的最佳发酵条件为：p（淀粉）=26．67g·L-1,p（蔗糖）=25．15g·L-1,p（NH4C1）=0．30g．L-1,黄豆饼粉浸液8．88％,所（NI-h）H2P04]=O．18g·L-1,p（FeS04．7H20）=O．002g·L-1,p（NaCl）=0．75g·L-1,pH值7．6,装量系数O．16,接种量3％,温度36℃,转速200r·min-1,发酵144h。本研究为利用微生物次生代谢产物作为天然除草剂奠定了基础。     

掷孢酵母发酵红薯淀粉酶解液产油脂的发酵条件

利用红薯粗淀粉酶解液为碳源进行发酵试验,采用单因素和均匀设计试验法对掷孢酵母(Sporobolomycesreseus)As.2.618产油脂发酵培养基进行优化,考察了二价金属离子及氧载体正十二烷对油脂积累的影响,以期降低微生物油脂的成本.通过DPS软件对均匀设计结果进行二次逐步回归分析,给出最优培养基组成(pig L-1)为:还原糖103、酵母粉11.5、磷酸二氢钾0.3、硫酸镁0.15.在此基础上添加30 mg L-1硫酸锌.在发酵条件为初始pH 6.0,发酵温度27℃转速200 r/min,装液量30 mL/500 mL三角瓶,接种量5%,发酵24 h后添加2 g L-1 CaCO3和2%(V/V正十二烷,振荡培养至168 h,菌体生物量高达35.05 g L-1,油脂产量也达到11.98 g L-1.     

微生物转化淀粉废水制备生物灭蚊剂

采用摇瓶发酵试验探讨了淀粉废水为原料制备微生物灭蚊剂的可行性.结果表明,无需任何预处理工序,淀粉废水可作为微生物灭蚊菌株(Bacillus thuringiensis subsp. israelensis 187菌株和Bacillus sphaericus 2362菌株)的优良发酵培养基.Bti 187和Bs 2362菌株能在淀粉废水(含固率2.5%)为唯一原料的培养基中正常生长发育,并且产孢产毒.Bti 187和Bs 2362在淀粉废水发酵42 h,活菌数分别可达7.5×108、4.5×108 CFU·mL-1;抗热性芽孢数分别可达5.1×108、2.7×108 CFU·mL-1,均显著高于常规LB培养基.与LB培养基相比,淀粉废水培养基有利于提高芽孢产率、缩短发酵周期.毒力测定表明,淀粉废水培养42 h的Bti发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.78、0.87 μg·mL-1,淀粉废水培养42 h的Bs发酵液对淡色库蚊和白纹伊蚊的LC50分别为0.70、16.06 μg·mL-1,淀粉废水明显有利于Bti 187与Bs 2362菌株的产毒.本研究不仅为淀粉废水提供了高附加值的处置新途径,而且可显著降低生物灭蚊剂的生产成本,具有广阔的应用前景.     

一株烟草内生拮抗放线菌发酵条件优化

为提高烟草内生放线菌Y12发酵时产生抑菌物质的产量,通过摇瓶正交优化试验,确定了Y12的三角瓶发酵条件.发酵培养基组成为:黄豆粉1.5%,蛋白胨1.5%,葡萄糖1.5%,可溶性淀粉1.5%,MgSO4.7H2O 0.05%,(NH4)SO40.25%,NaCl 0.4%,KH2PO4 0.1%,CaCO3 0.5%;培养基初始pH 7.5,培养温度30℃,发酵时间72 h.经过优化发酵液的抑菌圈直径增加了44.9%.     

Enterobacter cloacae B5产转糖基β-半乳糖苷酶发酵条件优化

β-半乳糖苷酶是一类非常重要的糖苷水解酶,已被广泛应用于食品工业降低乳制品中的乳糖含量.某些种类的β-半乳糖苷酶还具有转糖基活性,近年来被应用于合成低聚半乳糖和半乳糖苷化合物.通过单因子试验和正交试验,对肠杆菌Enterobacter cloacae B5产生转糖基β-半乳糖苷酶的培养基组成及发酵条件进行了优化.结果表明,以无机盐溶液Ⅰ(CaCl2 0.011%、MnSO4 0.0001%、MgSO4·7H2O 0.03%、KH2PO4 0.005%、FeSO4·7H2O 0.003%)、乳糖1.5%、酵母粉2%、蛋白胨0.5%、起始pH 8.5的培养基在25℃培养E.cloacae B5菌株38 h,产酶量达到最高值4.663U mL-1,大约是未优化时的3倍.通过优化产酶条件提高了全细胞酶源的酶活量,不仅为功能性低聚半乳糖的生产降低了成本,同时也为商业化β-半乳糖苷酶的大量提纯降低了成本.图2表4参12     

蓝藻发酵生产微生物农药的影响因素研究

采用摇瓶发酵试验探讨了蓝藻为原料制备苏云金杆菌生物杀虫剂的可行性,并考察了不同培养条件（蓝藻含固率、种龄、接种量、初始pH、摇床转速、发酵温度）对苏云金杆菌生长增殖、产孢与产毒效果的影响。研究结果表明,无需任何预处理工序,Btk 130菌株能在蓝藻为唯一原料的培养基中正常生长发育,并且产孢产毒。发酵48 h后,芽孢产率达到86.7%,远高于常规培养基;生物毒效为282 IU.mL-1,与常规培养基相当。培养条件优化结果表明,在蓝藻含固率为2%、初始pH为7.0、接种物种龄为9 h、接种量为2%、培养温度为30℃、摇瓶转速为200 r.min-1的条件下培养48 h,Btk 130可达到较好的发酵效果,活菌数及抗热芽孢数可达7.32 CFU.mL-1和6.38 CFU.mL-1,生物毒效为528 IU.mL-1。该研究不仅为蓝藻提供了高附加值的处置新途径,而且可显著降低生物杀虫剂的生产成本,具有广阔的应用前景。     

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     

拟威克酵母产生表面活性剂的发酵条件

通过单因子试验和正交试验,对拟威克酵母WickerhamielladomercqiaeY2A产生槐糖脂的发酵培养基组成和发酵条件进行了优化.培养基组成为:8.0%葡萄糖、8.0%菜子油、0.3%酵母粉;发酵条件为:初始pH值6.0、接种量2.5%、发酵时间120h.在此条件下,槐糖脂产量可达到41.3gL-1.图4表5参16     

响应面法优化锰氧化细菌发酵培养基

Bacillus sp.WH4是一株锰氧化能力强的锰氧化细菌,在锰污染的水源净化方面具有较好的应用前景.为提高发酵液中Bacillus sp.WH4的活菌数,应用响应面法优化其发酵培养基.Plackett-Burman设计获得对活菌数有显著影响的4个因素:豆粕粉、KH2PO4、MgSO4、FeSO4;最陡爬坡试验确定中心组合实验的最大响应区域;中心组合设计和响应面分析优化出4个显著因素的最佳浓度.优化后的最适培养基(w/%)组成为:蔗糖2、豆粕粉0.96、K2HPO4 0.8、KH2PO4 0.19、MgSO4.7H2O 0.11、CaCl2 0.02、NaCl 0.5、FeSO4.7H2O 0.02.发酵试验表明,最优培养基的活菌数可达4.2×109 CFU mL-1,比初始发酵培养基提高近3倍.     

红豆杉内生真菌发酵培养基和原生质体制备酶系统的筛选

在对红豆杉内生真菌(Ozoniumsp.)适生碳源、氮源和生长情况研究的基础上,通过正交试验筛选了其发酵培养基和原生质体制备的酶系统;用L9(34)安排了四因素三水平并考虑交互作用的正交试验,对实验结果进行了分析.结果表明,最优的发酵培养基为果糖1%、蔗糖1%、蛋白胨0.2%、酵母粉0.5%、KH2PO40.5%、MgSO4·7H2O0.3%、VB10.001%;分离原生质体的最优酶系统为1.5%溶壁酶 0.5%蜗牛酶 1.5%纤维素酶 1.0%溶菌酶;用此酶系统在30℃条件下酶解3h,原生质体的产量达6.55×107个/mL酶液;经荧光素二醋酸酯(FDA)染色评估原生质体活力,表明该条件下分离的原生质体活力较高,原生质体的再生率为2.56%.该研究为利用生物技术手段改良紫杉醇生产菌奠定了基础.图6表4参32     

苏云金芽孢杆菌生物杀虫剂发酵生产的影响因素及其工艺选择

化学杀虫剂的长期使用给生态环境造成了严重破坏,也使害虫种群的抗药性日益提高,生物杀虫剂以其＂绿色环保＂的特点引起人们的广泛关注。其中,苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）制剂是目前世界上产量最大、应用最广的生物杀虫剂。它对鳞翅目、双翅目、鞘翅目、螨类等许多有害昆虫有毒杀作用,而对人类、动物和农作物无害。长期以来,人们一直致力于苏云金芽孢杆菌发酵过程的研究,以期获得高毒效的生物杀虫剂产品。本文首先对苏云金芽孢杆菌发酵生产的各种影响因素进行了综合分析,将影响因素分为培养条件和培养基组分两类,得出最佳培养条件为温度：（30±1）℃,pH：7.0±0.1,搅拌速度：400～600r·min-1,通气量：1∶0.6～1.2（发酵培养基体积与每分钟通入空气的体积之比）,接种时间：对数期初;最佳培养基配比为碳氮比：8～10∶1,无机盐含量：KH2PO4或K2HPO4为0.075%～0.2%;MgSO4·7H2O为0.075%～0.3%;CaCO3为0.075%～0.15%;MnSO4·H2O、FeSO4·7H2O各为0.002%。其次,对当前研究与工业化生产中的各种发酵工艺进行了评述,总结了现有发酵工艺的优缺点。在现有研究基础上,降低培养基原料成本、改进发酵工艺和采用基因学手段构建高效工程菌株将成为未来研究热点。     

重组大肠杆菌产CotA漆酶的发酵条件优化

CotA漆酶在环境保护、食品工业和纸浆漂白等工业中具有重要的应用价值.将重组表达载体pET-22b/CotA转入大肠杆菌BL21(DE3),得到工程菌株,采用单因素实验和正交实验相结合的方法,研究诱导表达条件和发酵培养基对重组大肠杆菌产CotA漆酶量的影响.结果表明,初始pH 7.5的培养基中,添加0.6 mmol L-1 Cu2+,1 g L-1葡萄糖作碳源、15 g L-1蛋白胨和2 g L-1硫酸铵作氮源,以10%的接种量,37℃、200 r/min,直到菌液的D600 nm值为1.0,加入终浓度为1.0 mmol L-1的IPTG,25℃诱导12 h,漆酶的产量最高.优化前发酵液的粗提液的漆酶活性仅为1 190 U mL-1,优化后达到3 526 U mL-1,正交实验优化后漆酶活性提高了2.96倍.纯化的CotA漆酶最适反应温度为45℃,最适pH值为7.2.CotA漆酶对RBBR的脱色率在90%以上,此CotA漆酶在短时间内对染料能够有效地脱色,能够成为有潜力的工业用酶.图6表3参17     

纳米二氧化钛对小胶质细胞Notch信号通路及炎症因子分泌水平的影响

由于纳米材料的广泛应用及其可能存在的生物安全性风险,本研究探讨了纳米二氧化钛对小胶质细胞Notch信号通路及炎症因子分泌水平的影响.以不同浓度的纳米二氧化钛染毒小胶质细胞,MTT法测定细胞活力,乳酸脱氢酶(LDH)检测试剂盒测定细胞培养液上清液LDH活性,ELISA法测定细胞培养液上清液肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)的分泌水平,Western Blot法检测Notch-1和Hes-1的蛋白表达水平.结果表明,与对照组相比,纳米二氧化钛40.0 μg·mL-1和50.0μg·mL-1暴露组细胞活力显著降低;纳米二氧化钛20.0、30.0和40.0 μg·mL-1暴露组LDH水平明显升高;纳米二氧化钛15.0,20.0、30.0和40.0 μg·mL-1暴露组TNF-α、IL-1β和IL-6分泌水平升高;纳米二氧化钛20.0、30.0和40.0μg·mL-1暴露组Notch-1及Hes-1蛋白表达水平升高.研究表明,纳米二氧化钛暴露导致细胞活力降低,破坏细胞膜的完整性,炎症因子及Notch信号通路相关蛋白Notch-1和Hes-1的表达水平升高.     

克拉维酸产生菌的诱变育种

以克拉维酸产生菌棒状链霉菌Streptomyces clavuligerus CCRC11518 Ⅲ50为出发菌株,比较各种物理和化学诱变剂处理对其克拉维酸生物合成的影响,确定亚硝基胍为棒状链霉菌诱变育种的诱变剂及其处理剂量为2 mgmL-1、40 min.经业硝基胍处理40 min(处理浓度为2 mg mL-1)后,采用新颖理性化筛选方法,通过筛选自身代谢产物抗性突变株、克拉维酸抗性突变株和链霉素抗性突变株,最终得到一株克拉维酸高产菌Ⅵ118,其克拉维酸产量较出发菌株提高了67.9%.该高产突变株在琼脂斜面培养基上连续传接10代,克拉维酸产量保持稳定.     

产耐温蛋白酶苏云金芽孢杆菌FS140液体发酵条件优化

应用快速有效的数学统计方法对苏云金芽孢菌FS140耐温蛋白酶的发酵条件进行优化.首先采用二水平Plackett-Burman设计对影响产酶的8因素进行筛选,获得培养基成分中3个重要影响的因子:黄豆饼粉、酵母粉、葡萄糖;再利用响应面分析法对该3个因素进行3水平的优化,获得它们的最佳组合:黄豆饼粉1.8%、酵母粉0.36%、葡萄糖0.14%.优化后产酶水平达到837.71U mL-1,与响应面数学模型的预测值只有1.34%的误差.同时进行了发酵温度、初始pH、摇瓶装量与接种量等发酵条件的优化,FS140最终发酵产酶水平达918.91U mL-1.图2表5参14     

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     

拮抗放线菌T111菌株鉴定、发酵液理化性质测定及发酵条件优化

为明确放线菌T111在植物病害生物防治中的应用潜力,通过形态观察、生理生化测定结合16S rDNA序列分析确定了其分类地位,采用平板打孔法测定了发酵液的理化性质,并采用单因素试验与正交设计方法筛选出该菌株的优化发酵配方和发酵条件.结果表明,T111与黄色链霉菌Streptomyces flaveus strain NBRC3359(AB184749)序列的同源性最高,初步鉴定为黄色链霉菌(Streptomyces flaveus).该发酵液对黄瓜菌核、黄瓜蔓枯、棉花红腐病菌等有较高的抑制活性;贮存稳定性和热稳定性良好,4℃贮存60 d,抑菌活性为对照的88.3%,80℃处理60 min抑菌活性为对照的90.9%;对pH值较敏感,在pH 5～7时活性较高;对紫外线稳定,紫外光照射12 h,其活性基本不受影响.培养基优化组合为:可溶性淀粉20 g,大豆蛋白胨5 g,NaNO3 20 g,FeSO4 0.5 g,去离子水1 000 mL;优化发酵条件为:发酵温度27℃,发酵时间5 d,初始pH 6.0,接种量5%,装液量75 mL/250 mL,摇床转速150 r min-1.图6表2参18