产酯酶B1海洋枯草芽孢杆菌C5发酵条件优化

为提高芽孢杆菌C5产酯酶B1的能力,采用响应面法对其发酵条件进行优化.首先通过单因素实验筛选氮源、碳源、接种量、起始发酵pH、装液量、发酵温度和转速这7个因素,当酶活达到最高值时,各单因素的值分别为氮源玉米浆30 mL/L,碳源麦芽糖35 g/L,接种量4%(φ),起始pH 7.0,装液量15 mL,培养温度36℃,转速在实验室现有条件下最高选择220 r/min;再通过Plackett-Burman(PB)设计法,评价了这7个因素对酯酶B1产量影响的大小,确定氮源玉米浆的浓度、发酵起始pH和发酵温度为酯酶产生的3个主要影响因素;利用中心组合设计(CCD)及SAS软件分析获得了主要因素的最优条件,即玉米浆浓度28.70 mL/L,起始发酵pH为7.10,发酵温度为35.8℃.预测最高酶活力为139.18U/mL,实验最终酶活达到138.40 U/mL,与原发酵条件相比提高了228.15%.其实验值与预测值基本相符,说明预测模型可应用于酯酶发酵条件的优化.     

紫外诱变选育高产丁二酮乳酸菌株及其低成本发酵优化

2,3-丁二酮是一种常用的安全食品添加剂,为了提高微生物发酵中菌株的丁二酮产量,从泡菜水样品中分离筛选出一株野生型高产丁二酮菌株,并进行紫外诱变选育以及发酵条件优化.筛选获得高产丁二酮野生型乳酸菌株(1)-2,产量为67.02 mg/L,经16S r DNA分子鉴定为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum).紫外诱变获得高产丁二酮突变株U13,产量为127.88 mg/L.对突变前后菌株几种丁二酮代谢相关酶酶活变化的比较结果显示,突变株丁二酮产量的提高是因为乳酸脱氢酶减少及乙酰乳酸合成酶增加.正交实验优化突变株U13的最佳丁二酮发酵条件为接种量3%,初始pH 6.6,葡萄糖30 g/L,组合氮源(蛋白胨:酵母粉:牛肉膏=2:1:2)20 g/L,柠檬酸氢二铵3 g/L,乙酸钠2 g/L,吐温-80 1 m L/L,K_2HPO_4 2 g/L,Mg~(2+)2 mmol/L,Mn~(2+)0.7 mmol/L,Cu~(2+)2 mmol/L,温度为37℃.利用廉价碳氮源淀粉及小麦麸皮替代原有碳氮源,淀粉替代率不超过20%、小麦麸皮替代率不超过40%时,丁二酮产量降幅比较低.本研究通过诱变选育和发酵条件优化,提高了菌株丁二酮产量,并通过廉价碳氮源替换降低了成本,可为丁二酮的微生物工业发酵提供参考.     

响应面法优化海洋细菌MP-2酯酶发酵条件

采用响应面法(Response surfsce methodology)对海洋细菌MP-2酯酶的发酵条件进行了优化.首先采用了Placken-Burman方法对影响酯酶发酵的因素进行评价,筛选出了3个显著因素为豆饼粉、花生粕和种龄,并利用DesignExpert 7.0.3软件完成RSM法对显著性因素的进一步优化从而确定最佳条件.当花生粕0.9%;豆饼粉2.29%;接种量5·98%时,此时预测的最大酯酶活力为334.46 U/mL.在最佳发酵条件下,优化后该酯酶活力由258.8 U/mL提高到318.2 U/mL.实际酶活力达到理论预测值的95%,十分接近.     

隐球酵母Zwy-2-3循环利用油脂发酵废弃细胞产油

为提高资源利用效率,降低微生物油脂发酵成本,解决微生物油脂发酵中废弃酵母细胞和发酵废液处理排放的问题,研究隐球酵母(Cryptococcus podzolicus)Zwy-2-3利用栎类淀粉发酵产油情况,并探讨发酵废液和废弃酵母细胞酶解液作为氮源的循环利用.结果显示,以葡萄糖60 g/L和总氮0.18 g/L的废弃酵母细胞酶解液发酵时,循环3次其油脂产量分别达到6.79 g/L、6.66 g/L、6.72 g/L,均高于对照组;而将发酵废液回收用作废弃酵母细胞酶解的缓冲液时,其生物量、油脂产量同对照组相当;将该方法应用于栎类淀粉水解液同步糖化发酵产油脂的实验,循环3次后其生物量、油脂产量分别为13.04 g/L、7.13 g/L,比对照组提高了9.85%、10.03%,且3次循环的油脂含量较为稳定.油脂组分分析结果显示,菌株Zwy-2-3利用栎类淀粉同步糖化和废弃细胞循环酶解液发酵生产的微生物油脂不饱和脂肪酸的含量达到93%以上,与植物油组成相似.综上,酶解废弃酵母细胞可有效应用于酵母产油发酵,可为非粮淀粉生产的微生物油脂应用于生物柴油生产奠定基础.     

生淀粉糖化酶产生菌Aspergillus niger(6#)的分离筛选及其产酶条件

从大曲中分离到了1株降解生淀粉能力较强的黑曲霉Aspergillusniger(6#).固体发酵酶活可达2461U/g,RDA值为21.47%;液体发酵酶活可达353U/mL,RDA值为20.30%.以6#菌为实验材料,进一步考察了氮源、碳源及pH对生淀粉糖化酶形成的影响.实验结果表明,无机氮源NaNO3较有机氮源蛋白胨更有利于生淀粉糖化酶的形成;pH是影响生淀粉糖化酶形成的重要因素,低pH会阻遏生淀粉糖化酶的形成;玉米粉和麦芽糖较其它碳源更有利于生淀粉糖化酶的形成.图4表2参12     

卵孢菌素产生菌株角毛壳菌(Chaetomium cupreum)CH21-20发酵培养条件优化

卵孢菌素(Oosporein)是具有广谱抗菌活性的二联苯醌类化合物;角毛壳菌(Chaetomium cupreum)CH21-20为本实验室通过遗传改良获得的卵孢菌素高产菌株.利用该菌株进行发酵条件研究,获得其最适发酵条件为接种量(体积分数)3%、初始p H 7.0、装液量60 mL/250 mL、摇床转速180 r/min、培养温度24℃.培养基碳氮源和无机盐筛选结果表明,15.0 g/L蔗糖、5.0 g/L蛋白粉及0.5 g/L氯化钠能显著提高卵孢菌素产量.以卵孢菌素为响应值,对蔗糖、蛋白粉、氯化钠进行三因素三水平的Box-Behnken实验设计及响应面法优化研究,得到蔗糖、蛋白粉及氯化钠的最佳配比分别为15.63 g/L、5.22 g/L、0.53 g/L,预测在此发酵条件下卵孢菌素最高产量可达2 547μg/mL,实验验证得到卵孢菌素产量为2 478μg/mL,与预测值接近;发酵条件优化后,卵孢菌素产量提高了56.14%.本研究获得了卵孢菌素稳定高产的摇瓶发酵技术参数.     

耐碱性木聚糖酶产生菌的筛选及发酵条件研究

利用刚果红透明圈法,从造纸厂碱性土壤中筛选到一株木聚糖酶生产菌株X24-14,经培养特性研究及16S rDNA序列分析,初步认为该菌属于纤维菌属(Cellulosimicrobium).经发酵条件优化,该菌在麸皮60 g/L,蛋白胨10 g/L,K2HPO4 7.0 g/L, pH 8.5,接种量为5%, 37 ℃, 200 r/min的条件下发酵培养108 h,可达到最大活力,为2 204 u/mL. 该酶最适反应温度为60 ℃;具有较宽的pH作用范围,在pH 4.2～9.4范围内能保持较高的酶活力,在pH 9.4条件下,仍具有80%的酶活力; pH稳定性较好,在4 ℃、pH 11.0的条件下处理24 h仍能保持75%的酶活力.图3表1参12     

Optimization of fermentation process for saccharide-based fuel ethanol production by Saccharomyces cerevisiae北大核心CSCD

低成本、高产量的发酵工艺是实现工业燃料乙醇经济和环境可持续性发展的关键,而不需要重大基础设施改变或投资.为获得酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)利用甘蔗汁生产燃料乙醇的最优发酵工艺,首先对发酵体系的氮源条件进行优化;其次,在单因素试验基础上,以乙醇发酵效率为响应值,通过响应面法优化了燃料乙醇生产的发酵工艺,并通过补料分批发酵技术在5 L发酵罐中进一步扩大发酵.结果表明,以1.0 g/L (NH)SO和1.0 g/L酵母提取物作为发酵氮源,乙醇发酵效率和得率比对照可分别提高4.80%、9.52%.响应面设计获得的最优发酵工艺条件为在总糖浓度150.0 g/L、酵母提取物浓度2.0 g/L、发酵时间24.5 h、pH5.0、外加(NH)SO浓度1.0 g/L时,最高乙醇发酵效率可达到91.10%.在5 L发酵罐中采用补料分批发酵获得的最终乙醇浓度达到98.92 g/L,发酵效率维持在90%左右,乙醇生产力最高达到3.81 g Lh.本研究获得了一种高效生产糖质燃料乙醇的发酵工艺,可在较短时间内获得高浓度乙醇且消耗较少氮源,结果可为进一步利用糖质原料进行高效生物炼制及高浓度乙醇工业化生产提供参考.(图6表6参30)     

Streptoverticillium mobaraense分批发酵生产谷氨酰胺转胺酶:氨基酸代谢流分析及其初始淀粉浓度的影响

对Streptoverticilliummobaraense分批发酵合成谷氨酰胺转胺酶 (MTG)的氨基酸代谢流分布进行了理论分析 ;通过考察MTG分批发酵过程中的一些参数的变化情况 ,包括菌体干重 (DCW )、MTG酶活及残糖 (RSC)、菌体产率系数、MTG产率系数以及MTG的生产强度等 ,确定了适宜的初始淀粉浓度 ;对MTG发酵过程中氨基酸的代谢流分布进行了计算并作了较详细的分析 .研究结果表明 ,初始淀粉浓度 30g/L较适宜 ,DCW最高达 2 0 .9g/L ,酶活最高可达 2 .8UmL-1,菌体产率系数、MTG产率系数和MTG的生产强度分别为 0 .94g/g、12 5 .4U/g和 5 1.9UL-1h-1.氨基酸代谢流分布表明 ,只要发酵液中游离氨基酸充分 ,则细胞生长和产物形成就会活跃 ,限制细胞生长和产物的一个重要因素可能是MTG对氨基酸氮源的交联行为 ,表明可以采用不同氮源和控制氮源水平的方法改进菌体生长和MTG合成 .图 9表 2参 9     

玉米秸秆循环酶解液在隐球酵母SCTCC300292油脂发酵中的应用

为了解循环酶解过程对玉米秸秆酶解糖化的影响及循环酶解液对隐球酵母SCTCC300292发酵产油脂的影响,通过HPLC检测玉米秸秆循环酶解液的糖组分及含量,比较菌株SCTCC300292利用循环酶解液及同等糖浓度合成培养基的油脂发酵效果.结果显示:蒸汽爆破玉米秸秆的循环酶解过程使酶的添加量降低了40%,前5轮酶解液的糖组分和含量基本一致,葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的平均含量为33.63 g/L、10.55 g/L和4.02 g/L,最后一步酶解虽然不添加新的酶和底物仍继续产糖,整个酶解过程的糖转化率由74.84%提高至82.32%,糖得率由479.4 g/kg提高至527.36 g/kg,且产糖速率较高约2.20 g L~(-1) h~(-1).菌株SCTCC300292利用玉米秸秆的循环酶解液完成了6轮油脂发酵,前5轮发酵的生物量、油脂产量和油脂含量基本一致且平均值分别为10.84 g/L、5.08 g/L和46.86%,其最终油脂得率提高至54.6 g/kg.本研究表明快速循环酶解过程可促进玉米秸秆的彻底水解并降低生物转化成本,可为进一步实现高效、经济、环保的生物炼制提供参考.