黄原胶发酵过程中流变学行为和气液传质的研究

在10L搅拌式发酵罐中,研究了黄原胶发酵的流变学行为和气液传质特征。发酵液呈现典型的假塑性行为,后期发酵液稠度系数K大于20Pa.snn,流变指数n低于0.2,随着胶浓度的提高,搅拌所带来的剪切力不够,使有效搅拌区域减小,发酵液几乎不随搅拌浆而转动。考察了表观粘度ηm、搅拌转速N和通气速率Ug对体积氧传质系数kLa值的影响,将kLa值与转速N和表观粘度ηm进行了无因次关联。实验条件较高搅拌下的高剪切,不仅能提高整体混合,而且能够促进细胞周边分泌的黄原胶粘液层向主体扩散,有利于强化传递。在所研究的气速范围内,通气速率的提高似乎对气液传质的贡献不大。具有较高剪切和较大有效搅拌区域的反应器被认为更适合于黄原胶发酵过程。

生物反应器的研究及其相关问题思考

分析了生物反应器工程的研究现状,探讨了研究中存在的一些问题并提出了解决这些问题的研究思路。

枯草芽孢杆菌JA产生的脂肽类抗生素-iturin A的纯化及电喷雾质谱鉴定

枯草芽孢杆菌JA产生的抗生素对植物病原真菌具有广谱抗性,明确抗生素的种类是进一步研究的基础。用6mol/L盐酸沉淀JA菌株的去菌体培养基,再用甲醇抽提获得抗生素的粗提物。利用反相HPLC系统,将粗提物过DiamonsilC18柱,收集有抗小麦赤霉病等病原真菌活性的化合物1、2。运用电喷雾质谱法(ESI/MS)测得其分子量分别为1042.4D和1056.5D。再利用碰撞诱导解离(CID)技术获得化合物的典型结构特征离子碎片,结果表明分子量为1042.4D的化合物一级结构为Pro-Asn-Tyr-βAA-Asn-Tyr-Asn-Gln(βAA为14个碳原子的氨基脂肪酸),属于脂iturin A。化合物1、2为相差一个亚甲基(-CH2)的iturinA同系物。研究结果提供了一种从枯草芽孢杆菌发酵液中快速分离纯化和鉴定脂肽类抗生素iturin A的新方法。

米根霉发酵液中乳酸含量的测定方法研究

目的:为了找到方便、准确、快捷的米根霉RL6041菌株发酵液中乳酸含量的检测方法。方法:同时采用EDTA定钙法、高效液相色谱(HPLC)法和生物传感仪法三种方法测定米根霉RL6041菌株发酵液中的乳酸含量。结果:米根霉RL6041菌株三批次发酵的测试结果的差异显著性分析表明,在同一发酵批次的乳酸含量测试中,EDTA定钙法与HPLC法、生物传感仪法有显著差异(p<0.05),而HPLC法与生物传感仪法无显著性差异(p>0.05)。EDTA定钙法平均误差7.50g/L;而HPLC法和生物传感仪测定法的平均误差分别为2.84g/L和2.39g/L。结论:EDTA定钙法简便快速,但重复性差;HPLC法准确、灵敏;生物传感仪测定法比较准确和方便。

双极膜电渗析分离发酵液中L-乳酸

采用三室型双极膜电渗析装置将发酵液中的L-乳酸钠转化为L-乳酸。探讨操作电压、流速、进料L-乳酸钠质量浓度等工艺参数对转化过程的影响,考察电渗析过程参数对转化率、物料损失率、电流效率和能耗等技术指标的影响。在最优操作条件下(流速40 L/h,电压15 V)对2 L的100.25 g/L乳酸钠发酵液进行分批重复电渗析处理。结果表明:整个过程的转化率为81.22%,损失率为1.5%,能耗为0.81 kW.h/kg,电流效率为91.8%,得到的L-乳酸质量浓度可达144.31 g/L。电渗析残液补糖后可回到发酵罐中用于发酵生产L-乳酸。

氮离子注入选育高效发酵木糖生产L(+)-乳酸的米根霉

为了获得能够高效发酵木糖生产L(+)-乳酸的菌株,采用氮离子注入诱变方法,对出发菌株米根霉RLC41-6进行改良,获得高产L(+)-乳酸菌株RQ4012,发酵周期为72h,产酸能力达74.37g/L,产酸速率达1.03g/(L.h),比RLC41-6提高了1.6倍。经过多次传代实验证明该菌株具有较好的遗传稳定性。

枯草芽孢杆菌JA脂肽类及挥发性物质抑菌效应的研究

枯草芽孢杆菌JA产生的脂肽类抗生素对植物病原真菌有广谱抗性。将发酵液经过酸沉淀、甲醇抽提以及反相高效液相色谱等步骤,分离得到脂肽类抗生素的纯品。经IC_(50)实验和抗菌谱测定,考察了脂肽类抗生素对多种植物病原菌的作用,确定了脂肽类抗生素的抗菌谱。深入研究表明,枯草芽孢杆菌JA还产生未知成分的挥发性抑菌物质,能够抑制灰霉病菌孢子的萌发和菌丝的生长。脂肽类抗生素和挥发性抑菌物质的协同作用,有助于提高枯草芽孢杆菌的生物防治效果。

高效液相色谱-电喷雾质谱法分离和鉴别枯草芽孢杆菌产生的脂肽类化合物

枯草芽孢杆菌JA因产生多种脂肽类化合物而具有广阔的开发前景。JA发酵液经过离心、酸沉淀、甲醇抽提等步骤得到脂肽类化合物的粗提物。将粗提物溶于流动相,采用反相高效液相色谱分离,对收集的洗脱峰组分进行电喷雾质谱(ESI-MS)分析。根据质荷比推断JA菌株产生的脂肽类化合物属于3个家族,分别为surfactin,iturin和fengycin,是枯草芽孢杆菌合成的重要生物表面活性素。对一级质谱中的主成分进行串联质谱分析,进一步确定了3种脂肽类化合物的分子结构。实验证明ESI-MS是一种鉴定脂肽类化合物及其同系物的可靠方法。

利用天然纤维废弃物发酵生产L-乳酸的研究

为了降低L-乳酸的生产成本,更好的实现生物质秸秆的资源化,利用天然纤维素依次接种经离子注入诱变处理的木聚糖酶高产菌黑曲霉P602和米根霉RL6041高产菌进行固、液体二次发酵的方法,将其转化成用于工业生产的L-乳酸。结果表明:本实验条件下,未经过任何化学预处理的秸秆等物质接种黑曲霉P602进行固体发酵,产生的木聚糖酶活力为6 320 IU/g干(培养)基,纤维素酶活力为29 IU/g干基;加入100 mL水浸提后,产生的还原糖浓度为14.07 g/L,纤维物质糖化率为79.45%。取滤液接入米根霉RL6041进行液体发酵后,生成乳酸的量为7 g/L,糖酸转化率为47.6%,以(NH4)2SO4作为氮源时,最佳氮源浓度为3 g/L。

离子束诱变粟酒裂殖酵母产辅酶Q_(10)的初步研究

辅酶Q10(coenzyme Q10,CoQ)对心脏充血性病人有较好的疗效,是临床常用药物之一。实验研究了离子束诱变粟酒裂殖酵母对提高CoQ10的产量的影响与作用。实验筛选出六株突变菌株,研究了突变株生理生化特性。结果表明:突变菌株的CoQ10产量都有不同程度的提高,其中编号为N1菌株产量达6.9344mg/L,是对照菌株的10倍多,最低的N2菌株的产量也是对照菌株的1.3倍。

磁聚复配物对L-乳酸发酵液的预处理研究

对用磁聚复配物预处理L-乳酸发酵液进行了研究，讨论了pH值、复配物用量、搅拌速度与时间、温度、磁场强度对絮凝效果的影响。实验结果显示，在pH5～6，40mg／L壳聚糖与100mg／L Fe3O4复配，200r／min下搅拌5min，35～55℃，外加磁场（0．5T）作用1min的情况下，发酵液的絮凝率达到了98．5％，表明磁聚复配物对L-乳酸发酵液中的蛋白质具有优良的絮凝能力，且更大的优势在于显著提高了固液分离的速度。

菌丝空泡形态比例与青霉素合成的关系

采用图像处理技术量化菌丝空泡区域比例,并研究菌丝空泡与青霉素合成的关系。结果表明:当空泡区域比例达到20%时,青霉素开始大量合成;当空泡比例达到30%～35%时,青霉素合成最为旺盛;当空泡区域比例超过40%时,青霉素效价下降。菌丝空泡的过度膨胀是发酵进入衰退期的重要标志。

高效利用木糖产油的氮离子注入Mortierella alpina诱变选育研究

木糖的有效利用是木质纤维素全利用的基础。为了获得高效利用木糖产油的高山被孢霉菌株,通过多轮氮离子束诱变,筛选出一株有效利用木糖的产油高山被孢霉I502-8(Mortierella alpina I502-8,MAI502-8),并研究了以葡萄糖/木糖(W/W,5/3)组成的混合糖为碳源,突变株生长和油脂积累的特性。采用单因子和正交实验对培养基组成和发酵条件进行了优化,结果表明,诱变菌在温度28℃,pH 8.0,接种量8%,装液量30%,蛋白胨0.76%和豆粕1%,分批补糖的最优发酵条件下发酵9d,生物量和菌体油脂积累量分别达29.8g/L和11.7g/L,较出发菌提高了2.59倍和2.05倍,同时原料糖利用率达到99.4%。

离子注入选育高产L-乳酸的米根霉突变株及其发酵特性研究

通过氮离子注入获得米根霉突变株RQ4012,其利用木糖的能力比出发菌株提高了1.6倍;通过多次传代,证明其具有良好的遗传稳定性。试验测定菌株RQ4012发酵木糖生产L-乳酸的最佳发酵条件:木糖10%,生理盐水浸泡孢子9 h,(NH4)2SO43 g/L,接种量4%,CaCO3添加量6%,装液量20%,温度37℃,转速200 r/min,在此条件下,乳酸产量达到79.51 g/L。对混合糖的发酵进行了探索,结果表明该菌能高效利用混合糖生产L-乳酸,在利用植物纤维素水解液生产L-乳酸上有良好的应用前景。

大龙潭水电站导流洞二次封堵

通过一次工程施工中遇到的突发事件的成功处理,希望对同行有所借鉴。

黑曲霉固态发酵生产单宁酶的条件优化

研究采用响应面法优化黑曲霉固态发酵生产单宁酶的培养条件。应用Plackett-Burman试验筛选出重要影响因子:五倍子粉含量、(NH4)2SO4浓度以及接种孢子量,最陡爬坡试验逼近最大响应区域。应用Box-Behnken响应面试验对重要影响因子进一步优化。得到最佳培养条件:每250 mL三角瓶中装入1.0 g五倍子粉、4.4 g稻壳和0.5 g麸皮、液固比(mL/g)2∶1且营养盐溶液组成为(NH4)2SO421 g/L、MgSO4.7H2O 1 g/L、NaCl 1 g/L,培养基pH自然,接种5.7×107个孢子后在30℃温度下培养4 d。在此条件下,单宁酶产量从40 U/g提高到114 U/g,3次重复验证性试验平均值为115 U/g,验证了模型的可靠性。

产维生素K_2黄杆菌复合诱变及发酵优化

利用亚硝基胍(NTG)和低能氮离子束(N+)注入复合诱变方法,获得产维生素K2黄杆菌(Flavobacterium sp.)菌株,并对突变菌株发酵条件进行优化,进一步提高黄杆菌产维生素K2的能力。确定最佳诱变条件为:NTG处理浓度0.8 mg/m L,处理时间20 min;N+离子注入能量15 ke V,80(2.6×1013 cm?2),突变菌维生素K2产量为6.12 mg/L,较原始菌株提高了159%。突变菌传代6次,维生素K2产量稳定。进一步优化突变菌发酵条件,确定最优发酵条件为:温度37℃、起始p H=7.0,装液量30 m L/250 m L,接种量2%、摇床转速120r/min,发酵后72 h添加3 mg/m L花生衣(Arachis hypogaea)作为诱导物,优化后的菌株维生素K2产量较优化前提高31%。

纳豆芽孢杆菌产VK_2菌株的NTG与N^+注入复合诱变选育

以纳豆芽孢杆菌BN_2-6为出发菌株,利用亚硝基胍(NTG)和N^+注入复合诱变选育产维生素K_2的突变株。经过NTG诱变后得到突变株BN-N30-1,其维生素K2的产量提高了53%,继而采用低能N^+注入技术进行处理得到突变株BN-P15-11-1,维生素K_2的产量比BN-N30-1提高了96%,比原始菌株提高了166%。结果表明,对纳豆芽孢杆茵BN-2-6进行NTG和低能N^+注入复合诱变的效果明显,突变菌株维生素K_2的产量显著提高。

高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的宏观形态

采用图像处理技术对高山被孢霉(Mortierella alpina)发酵过程中的不同形态进行分析,并对其产花生四烯酸(ARA)能力进行了比较。研究发现:复合N源中蛋白胨与酵母粉比例是影响高山被孢霉宏观形态的重要因素,球形形态生长的菌体中ARA产量较分散,菌丝体中ARA产量高;在球形形态中,空心球的菌体生物量低,ARA比例低,蓬松球可以兼顾菌体高生物量、高油脂比例及高ARA比例。产ARA能力由生物量、油脂比例及油脂中ARA比例共同决定。结果表明:直径大约4 mm、成核区域面积大约为43.6%、紧密度为71.36的蓬松球形态,是高山被孢霉一种相对较佳的发酵形态,其菌体产ARA能力分别是空心球和分散丝状菌体产ARA能力的2.01和2.70倍。

Penicillium chrysogenum的低温空气等离子体诱变研究

以产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)Pc05为出发菌株,利用物理诱变方法低温空气等离子体技术对其进行诱变处理,结果表明:在处理时间为30 min内时,产黄青霉孢子的存活率随处理时间变化呈现出明显的"马鞍型"曲线;正突变株占所有突变株比例为44.19%,且负突变率很低。经过初筛、复筛获得突变株aPc051310,最终其青霉素效价比出发菌提高了42.1%。化学活性粒子和带电粒子的协同作用被认为是诱变发生的原因。实验结果证明低温空气等离子体技术作为一种新的工业微生物菌种诱变方法,具有应用潜力。