产油真菌利用甘薯淀粉酶解液发酵的条件优化

为降低微生物发酵产油成本,利用甘薯粗淀粉酶解液为碳源,从10株产油霉菌中筛选到一株能充分利用淀粉糖的菌株(S-1),经5.8S r DNA-ITS序列分析,鉴定其为赤霉菌(Gibberella intermedia).菌株S-1的初始生物量、油脂含量和油脂产量分别是15.82 g/L、31.51%和4.98 g/L,通过单因素和正交试验优化后分别提高到21.67 g/L、39.87%和8.64g/L,与优化前相比,油脂产量提高了73.5%.利用GC-MS对发酵提取后的油脂进行脂肪酸成分分析,主要成分为棕榈酸、亚油酸、油酸,与植物油相似,适用于生物柴油的生产,且不饱和脂肪酸含量达89.82%.本研究表明菌株S-1能够充分利用淀粉酶解液发酵产油,是生物柴油生产的潜在菌株.     

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.     

常温氢氧化钠预处理芦苇酶解发酵产油

在室温(28℃)下对氢氧化钠预处理芦苇(Phragmites australis)条件进行单因素和响应面设计优化,对酶解的条件进行单因素优化,对酶解液成分进行HPLC分析,利用未经任何脱毒处理的酶解液发酵产油并与配制培养基对比,通过GC-MS对油脂脂肪酸组成进行分析.结果表明:最佳预处理条件为氢氧化钠质量分数3.4%,预处理时间16h,液固比20:1 m L/g,在初始酶解条件下酶解得到酶解液还原糖浓度为26.32 g/L;最佳酶解的条件为p H=4.5,温度45℃,液固比10:1 m L/g,酶解时间48 h,纤维素酶和纤维二糖酶酶液添加量均为30μL/g,得到酶解液还原糖浓度为40.01g/L;经HPLC分析,酶解液中葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖比例分别为70.27%、19.83%、5.08%和4.82%;通过隐球酵母(Cryptococcus podzolicus)ZWY-2-3发酵产油,其生物量、油脂产量和油脂含量在4 d时达到最大,分别为8.63 g/L、2.56 g/L和29.68%,其与同等糖浓度的对照组配制作培养基相当.本研究表明,芦苇是生产微生物油脂的潜在生物质原料,具有广阔的应用前景.     

产油脂微藻的分离鉴定及培养条件优化

为促进自养高产油微藻的工业化应用,从青海多种生境中分离到34株产油微藻,以筛选获得产油脂最高的青3-2-2株为出发株,18S rRNA分析表明其与栅列藻属(Scenedesmus sp.)同源性达到99%以上,确定该株属于栅列藻属.研究氮源、培养时间、培养温度、初始pH值等培养条件对微藻生物量及油脂含量的影响,优化培养条件为:硝酸钠为氮源,以10%(V/V)接种量接种于普通SE培养基,培养温度为25℃,初始pH 7.0,培养周期为20 d,可以获得较高的油脂产率,比优化前的产率增加了近70%.     

深黄伞形霉(Umbelopsis isabellina)华2-1产油发酵培养条件优化

为开发微生物油脂资源,从富含油脂的土样中分离获得一株产油脂微生物——深黄伞形霉(Umbelopsisisabellina)华2-1,油脂含量达48.60%.采用单因素和正交实验方法,对深黄伞形霉华2-1的发酵培养条件进行优化研究.优化的培养条件为:葡萄糖100 g/L,酵母粉3 g/L,接种量为20%,初始pH值为5.0～6.0,MgSO4.7H2O和KH2PO4的添加浓度分别为0.5 g/L和2 g/L,培养温度为31℃,最佳发酵培养时间为168 h.华2-1在优化发酵条件下可获得菌体生物量、油脂产量和油脂含量分别为45.86 g/L、24.47 g/L和59.53%,较优化前分别提高了21.48%、33.42%和22.49%.因此,深黄伞形霉华2-1作为微生物油脂生产的新资源具有广阔的应用前景.     

高产脂肪酶菌株的筛选鉴定及酶学、转酯特性

从自然环境中筛选水解酶活高且酶学、转酯特性优良的产脂肪酶菌株,对脂肪酶工业化发酵生产及生物柴油制备的研究具有重要意义.采用罗丹明B平板初筛和摇瓶发酵复筛法,从70份含油脂丰富的样品中筛选产脂肪酶酶活较高的菌株进行16S rRNA鉴定,研究其酶学性质;用大孔树脂固定酶,在无溶剂体系中催化橄榄油制备生物柴油,研究其转酯特性.结果筛选到一株高产脂肪酶的菌株WZ10-3,通过p-NPP法测得其初始酶活为78.68 U/mL,经16S rRNA鉴定属于伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.),与B.stabilis同源性达到99%.该菌在发酵48 h时达到产酶高峰,所产脂肪酶的最适作用温度为50℃,最适作用pH为7.0,70℃下的半衰期可达1 h,pH为7-9时稳定性良好.以大孔树脂NKA-9和HPD600为载体制备的2种固定化脂肪酶,催化橄榄油生产生物柴油的转酯率均可达到97%.综合表明,菌株WZ10-3脂肪酶的初始水解酶活高于大多数野生脂肪酶,热稳定性好且转酯特性优良,有很好的后续研究价值.图7表3参25     

一株丁二酮高产菌株的鉴定及发酵条件优化

天然丁二酮是一种香精载体,为提高其产量,有必要筛选出丁二酮高产菌株及其最佳发酵条件.从保存的一株丁二酮高产菌株6-1(2)出发,通过分子生物学方法对其进行鉴定,采用单因素试验和最佳单因素组合实验的方法筛选出该菌株的最佳发酵条件.结果表明,实验菌株6-1(2)与植物乳杆菌Lactobacillus plantarum的AB326301.1序列同源性最高,初步鉴定为植物乳杆菌;发酵条件经过优化后,丁二酮的产量从初始的38 mg/L提高到167.56 mg/L,提高了340.95%,产量提高显著.优化发酵条件为:牛肉膏10 g/L,柠檬酸氢二胺2 g/L,酵母浸粉15 g/L,磷酸氢二钾2 g/L,乙酸钠2 g/L,葡萄糖20 g/L,蛋白胨30 g/L,吐温-80 1 mL/L,初始pH 6.2-6.4,接种量1.5%,37℃静置培养10 h;该发酵条件下的丁二酮产量提高显著.本研究对丁二酮的工业化生产具有一定的参考价值.     

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.     

不对称还原α-氨基苯乙酮菌种的筛选及转化条件优化

芳香基手性胺醇是许多手性药物合成的重要手性砌块,生物催化不对称还原前手性酮是合成该类醇的重要方法之一.以α-氨基苯乙酮盐酸盐为模型底物从土壤中筛选获得两株能分别高立体选择性催化底物产生R型、S型相应醇的菌株,对映体过量值(e.e.)分别为99%和77%,编号为1403和4802,鉴定菌株所属为镰刀菌属和地霉属.对两株菌培养时期和转化条件的研究表明镰刀菌1403最适生长时间为24 h,最优菌体浓度20 g/L,最优底物浓度5 g/L;地霉4802最适生长时间24 h,最优菌体浓度80 g/L,最优底物浓度3 g/L.底物特异性研究表明,菌株1403和4802均可转化α-氯代苯乙酮、α-溴代苯乙酮、α-羟基苯乙酮和苯乙酮为相应醇,且以α-羟基苯乙酮为底物时,其产物均为S型,e.e.值达99%.     

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.     

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     

Fe_3O_4@SiO_2-CHO共价固定脂肪酶条件的响应面优化及固定化酶催化生产生物柴油

生物柴油是一种可再生且环保的化石燃料的替代品,研究固定化酶生产生物柴油对解决石化燃料耗尽和环境保护具有重要意义.将制备的纳米材料Fe_3O_4@SiO_2-CHO与伯克霍尔德氏菌脂肪酶以共价交联的方式固定,通过响应面法(RSM)优化其固定化的条件,然后以固定化酶催化橄榄油生产生物柴油,并对影响生物柴油制备的因素进行优化,最后通过GC-MS检测转酯产物的成分.结果表明:在加酶量30.22 m L、戊二醛浓度2%、固定化温度40℃、固定化时间4 h时得到最大的固定化脂肪酶酶活和固定化效率,分别为10 038 U/g和96.9%.然后以此最佳条件制得的固定化酶催化制备生物柴油,得到最优条件为加酶量1.5 g、醇油比4:1、反应温度30℃、反应时间4 h.最后用GC-MS分析所得产物,得到最大转酯效率为98.84%,且固定化酶重复转酯10次后,转酯效率仍可达90%.本研究获得的Fe_3O_4@SiO_2-CHO固定化酶不仅能在短时间内催化得到很高的生物柴油产量,且易回收、可重复使用、生产成本大大降低,是工业化生产生物柴油的一种高效环保的生物酶催化剂.     

不同光质对衣藻（Chlamydomonas sp.212）生长及油脂积累的影响

研究白光、红光、蓝光、红蓝光(1:3)、红蓝光(1:2)、红蓝光(1:1)、红蓝光(2:1)和红蓝光(3:1)8种光质在100μmol m-2 s-1的光照强度下对Chlamydomonas sp. 212生长特性及油脂积累的影响.在不同光质条件下进行Chlamydomonas sp. 212的培养,对其生物量、光合色素含量、碳水化合物含量、蛋白质含量、油脂积累量及脂肪酸组成等指标进行测量与综合分析.结果发现,蓝光下Chlamydomonas sp. 212的生物量达到最大(0.335 1 g/L),红光下其生物量最小.蓝光下Chlamydomonas sp. 212的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量均为最高,分别为12.26、6.34和5.94 mg/L;红光下叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量均较低.Chlamydomonas sp. 212在红光下碳水化合物的含量最高(27.54%),蛋白质的含量最低(23.68%);蓝光下碳水化合物的含量最低(19.12%),蛋白质的含量为31.46%;红蓝光下碳水化合物和蛋白质的含量低于白光. Chlamydomonas sp. 212在蓝光下油脂含量为29.86%,产量为100.06mg/L;红光下油脂含量为27.52%,油脂产量最低;而红蓝光下油脂的积累量明显升高,红蓝光(1:2)下油脂含量最高35.25%,红蓝光(1:3)下油脂产量最高(109.23 mg/L).不同光质对Chlamydomonas sp. 212脂肪酸组成的影响不显著,C16和C18脂肪酸的相对含量达到93%以上,饱和脂肪酸约占47%,不饱和脂肪酸约占53%.本研究表明蓝光有利于Chlamydomonas sp. 212的生长,红光不利于其生长;蓝光有利于油脂的积累,红蓝光下油脂的积累显著升高,且蓝光占比越高,越有利于油脂的积累,红蓝光(1:3)下油脂的积累量最高;结果可为不同光质在微藻生产生物柴油中的应用提供理论依据.(图6表1参32)     

铜绿假单胞菌D1产鼠李糖脂及降解原油效果

铜绿假单胞菌是生物表面活性剂鼠李糖脂最主要的生产菌株,对石油增溶、降解有很好的效果.从轻质原油样品中富集分离获得菌株D1,利用CTAB-亚甲基蓝平板法初步确定该菌株可以合成鼠李糖脂,分析其16S rRNA基因序列确定菌株D1属于铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa).以菜籽油和甘油为碳源,菌株D1能够分别合成18.4 g/L和11.4 g/L鼠李糖脂.分析菌株D1可利用碳氢化合物种类,发现在以原油和柴油的培养基中,D1细胞数量分别增加了39.2倍和33.9倍.在10 d培养过程内,菌株D1能够分解基本培养基中33.3%的原油.相同时间内,补加0.5 g/L的甘油,菌株D1能够分解培养基中71.8%的原油.上述表明菌株D1能够合成鼠李糖脂和有效地降解原油,在石油污染的生物修复方面具有较好的应用潜力.     

四川盆地大豆根瘤内生细菌的分离鉴定及促生效果

以四川盆地大豆根瘤为材料,采用划线法分离内生细菌、16S rDNA PCR-RFLP分析其遗传多样性,并结合菌株促生特性和盆栽试验筛选优良促生菌.从分离获得的130株内生细菌中选取了40株细菌作为供试菌株,16S rDNA序列表明分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).以大豆为供试作物筛选出了12株具有促生能力的细菌,所有菌株均能分泌吲哚-3-乙酸(IAA),浓度达到0.353-32.404μg/mL;7株能产铁载体,活性单位为7.35%-34.31%;有11株具有溶磷能力,溶磷量达到4.26-10.6μg/mL;6株具有固氮能力.接种12株供试菌株后,玉米的农艺性状、植株全氮和全磷含量均优于单施化肥处理,其中菌株DA16-5效果最好,表现出良好的促生潜力.综上,四川盆地大豆根瘤内生菌遗传多样性丰富并且普遍具有促生能力,是重要的生物资源.     

十二烷基硫酸钠降解菌株Pseudomonas sp. SDS-2的降解能力及其低温降解活性的调控（英文）

尽管生物法已广泛用于表面活性剂废水的处理,但低温对微生物的代谢活性产生明显不利影响,导致出水难以稳定达标.对筛选到的十二烷基硫酸钠(SDS)降解菌的降解能力进行考察,并对不同调控策略作用下该菌株的低温降解活性进行评估.对筛选到的菌株进行16S rRNA基因序列测定与分析.该菌株在不同温度、pH、底物浓度、接种量下的降解能力以及不同调控策略(低温驯化、外源物质添加)下的低温降解活性均以化学需氧量(COD)的去除率间接表示.结果筛选到一株SDS降解菌,命名为SDS-2. 16S rRNA基因序列分析表明该菌株属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株的最佳生长条件为30℃、pH 9和120 mg/L氨浓度,而接种量对其降解活性无明显促进作用.当SDS初始浓度为2 500 mg/L时,该菌株对SDS的去除速率(以COD计)可达到355.3 mg L~(-1) h~(-1). 15℃下,长期驯化可使该菌株的降解活性达到30℃时的水平;10℃下,添加外源物质丁二酸钠和硝酸钾可使COD的去除率在48 h内分别提高25.3%和24.6%;外加蛋白胨和复合维生素可使COD的去除率在24 h内分别提高22.8%和11.7%.本研究筛选到的Pseudomonassp.SDS-2具有高的SDS降解活性,可为实际含SDS表面活性剂废水的处理提供微生物资源;同时,本研究中的调控策略亦可为SDS低温生物处理提供潜在处理方法.     

一株高产灵菌红素粘质沙雷氏菌的分离鉴定及发酵条件优化

天然色素化合物灵菌红素具有抑制细菌、真菌、疟疾、藻类和肿瘤细胞等多种生物学活性;微生物发酵是生产灵菌红素的主要方法.从自然界植物根际土壤中分离得到一株产红色色素的菌株JWR.经形态和16S rDNA测序鉴定,菌株JWR为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens);用酸性甲醇溶液对发酵液萃取得到灵菌红素的粗提物,利用FT-IR和HPLC鉴定产物,证明该菌株所产红色色素为灵菌红素.通过单因素以及正交优化法对发酵培养基组分和发酵条件进行优化,确定发酵培养基配方为橄榄油1.5 mL/L、牛肉膏0.5 g/L、硫酸镁0.25 g/L,发酵条件为接种量2.5%(V/V)、温度28℃、转速220 r/min.优化后灵菌红素产量提高到6.011 g/L,相比优化前提高了2.845倍.本研究分离粘质沙雷氏菌并优化发酵条件,提高了灵菌红素产量,可为其工业化生产奠定基础.     

硫氧化菌Halothiobacillus neapolitanus筛选、鉴定及其脱硫性能

硫氧化菌是生物脱硫的关键因素,因此筛选耐受性强、脱硫效率高的菌株具有重要意义.以硫代硫酸钠为能源底物,从无锡市某污水处理厂硝化污泥中分离到一株硫氧化菌株,通过菌落形态、TEM电镜观察,并结合16S rRNA测序以及系统进化树分类等分子生物学分析,鉴定该菌为那不勒斯硫杆菌(Halothiobacillus neapolitanus),命名为LJN1-3.确定该菌的最适脱硫条件为pH 6.8,温度30℃,在该条件下,适量葡萄糖、蔗糖、乙醇等有机物以及Ni~(2+)可刺激细胞生长,该菌对酸类和Mn~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)等金属离子呈现一定耐受性.该菌在内循环气升式反应器脱硫性能分析表明,其最大比生长速率和最大比消耗速率分别为0.38/h和6.5×10~(-4)g/h,24 h内硫代硫酸钠消耗率达99%,此时单质硫浓度0.88 g/L,呈现较强的脱硫潜力. SEM分析形成的单质硫表面呈现粗糙、不规则的形貌.本研究表明,H. neapolitanusLJN1-3硫代硫酸钠去除率高且具有较强的耐受能力,在生物脱硫等领域具有一定的应用价值.     

BP神经网络和遗传算法在乳酸菌发酵参数优化中的应用

为提高短乳杆菌L2菌株γ-氨基丁酸(GABA)的产量,建立了一个反映因素与产量之间的非线性关系模型.运用Plackett-Burman设计、中心组合试验设计(CCD)对MRS培养基组成和培养条件进行了优化,筛选出4个影响发酵的关键因素:蛋白胨、葡萄糖、谷氨酸钠、初始pH.在此基础上,采用误差反向传播神经网络(BPN)和遗传算法(GA)确定了4个关键因素的适宜参数:蛋白胨21.185 g/L,葡萄糖3.857 g/L,谷氨酸钠48.948 g/L,初始pH 4.05.最终使短乳杆菌L2菌株的GABA产量达到了27.765 g/L,比原始MRS培养基的13.452 g/L提高了106.4%.研究表明利用BPN-GA方法进行发酵条件优化是一种行之有效的途径.     

硫氧化细菌的分离鉴定及降解特性

从浙江华海药业污水处理系统中分离得到一株硫氧化细菌T3,基于形态特征、生理生化、16S rRNA基因序列系统学分析和Biolog鉴定系统分析,鉴定该菌株为根瘤菌属.摇瓶实验结果表明,T3生物降解最适生长温度为30℃,最适pH值为8.0,外加氯化铵、碳源对菌株生长及硫化钠降解有促进作用,驯化后的硫氧化细菌对硫化钠有很强的耐受能力,最优生长条件下,2 d内菌株T3能将400 mg/L以下浓度的硫化钠降解彻底,是一株有应用前景的硫氧化细菌.通过测定代谢过程中各种物质的含量,确定该菌株对硫化钠的去除机理为S2-→S2O32-/S0→SO32-→SO42-.图8表1参18