生防菌株贝莱斯芽孢杆菌DJ1液体发酵工艺优化

在单因素实验的基础上,分别采用正交实验、响应面实验优化了贝莱斯芽孢杆菌DJ1的培养基组分和发酵条件。确定最佳培养基组分为:麦芽糖2.5%、酵母粉0.5%、氯化钠1.0%、硫酸锰0.02%;最佳发酵条件为:发酵时间23 h、初始pH值8、发酵温度36℃,在此条件下,OD_(600)值为1.819,与模型预测值基本吻合,发酵液的有效活菌数为2.34×10^(9) CFU·mL^(-1)。

封闭式固态发酵体系监测与调控的研究进展

封闭式固态发酵体系是指在封闭可控的条件下,自动化、智能化完成固态发酵的系统,以此达到稳定产品质量、降低劳动强度、提升智能化程度的目的。近年来,随着传统酿造行业转型升级、推进智能制造的需求日益迫切,封闭式固态发酵体系的研发越来越受到行业及科研人员的关注。本文从各类监测设备和方法的运用、各种数学模型和调控策略的开发、各式调控策略对监测设备的优化角度出发,综述封闭式固态发酵体系的监测方式,介绍封闭式固态发酵体系的调控策略,为将来改进和研发封闭式固态发酵体系提供一定的理论依据。

枯草芽孢杆菌LM 4-2发酵人参芦头生物转化人参皂苷Rd的研究

人参为我国传统的食药同源资源,但由于潜在的催吐等副作用,在人参炮制过程中需要做去芦处理,导致大量的人参芦头被丢弃,造成了严重的资源浪费,如何减少浪费、提高人参的综合应用需要进行相应研究。该研究建立了基于超高液相色谱法的人参皂苷检测方法,通过对13种人参皂苷单体进行测试,验证了该检测方法的准确性与可靠性。采用生物转化的方法,从6株候选菌株中筛选出转化人参皂苷Rd产量最高的菌株Bacillus subtilisLM 4-2,推测人参皂苷Rd经由Rc水解途径转化而来,进一步通过单因素试验与响应面试验设计,确定了菌株LM 4-2的最佳发酵条件为发酵时间20 d,温度30℃,料液比1∶4.3(g∶mL),接种量7.5%,该优化条件下Rd产量为(6.375±0.006)mg/g。同时,研究还对人参芦头发酵提取物的抗氧化性和抑菌效果进行了测定,抗氧化性试验发现DPPH自由基的清除率随着提取物浓度的增加而增加,提取物质量浓度为50 mg/mL时,DPPH自由基的清除率为82.55%;抑菌试验结果表明,在提取物质量浓度达到1.0 mg/mL时,对测试菌株金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌和大肠杆菌均能产生抑制作用,发酵液对3种测试菌株的最低抑制浓度分别为1.0、0.75和1.0 mg/mL。这些研究为通过菌株LM 4-2发酵人参芦头转化人参皂苷Rd、提高人参芦头的应用价值提供了参考。

一株蜡样芽孢杆菌产抑菌物质发酵条件优化及抑菌效果研究

从广东湛江红树林自然保护区的红树植物根际土壤中分离筛选出一株广谱抑菌效果的菌株蜡样芽孢杆菌M15,对菌株M15进行发酵培养条件优化,采用特定发酵培养基的基础上,控制单一变量,对装液量、接种量、发酵温度和发酵时间进行优化,并对其抑菌活性物质的酸碱稳定性、热稳定性和蛋白酶耐受性进行测定。结果表明:菌株M15的发酵条件为装液量30 mL、接种量2%、发酵温度30℃、发酵时间120 h时,发酵液的抑菌效果最佳,对大肠杆菌、链球菌和沙门氏菌抑菌圈直径均为17 mm,金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为15 mm;发酵培养基pH小于5.0或者大于6.0时,抑菌活性丧失;菌株M15的发酵液抑菌活性在30~60℃较稳定,但≥80℃时,发酵液抑菌物质失去活性;抑菌物质对胰蛋白酶不敏感,对木瓜蛋白酶、链霉蛋白酶E和蛋白酶K敏感。

C/N对枸杞枝条粉发酵过程中堆体理化性状及微生物群落多样性的影响

为探讨C/N对枸杞枝条粉园艺基质化腐熟发酵过程中堆体理化性状及微生物群落多样性的影响,以宁夏枸杞枝条粉为研究材料,以尿素为氮源,分别设置C/N为15(W1)、20(W2)、25(W3)、30(W4)、35(W5)、43.75(W6)。结果表明:整个发酵过程中各处理的pH和电导率均呈现逐渐降低趋势,总氮含量逐渐升高,铵态氮含量呈现先增加后降低的总体变化规律,硝态氮含量各时期变化规律较为一致,均呈现出先增加、后降低、再升高的折线变化规律。在整个发酵过程中纤维素酶活性差异较大,C/N为20~35处理W2、W3、W4、W5在发酵过程中呈现出持续上升趋势,C/N过低(15)或过高(43.75)表现为发酵前期(0~15 d)呈小幅度上升趋势,在15~105 d时间内呈现缓慢下降趋势。发酵堆体中脲酶变化规律为先增加、后降低、再增加的变化规律。C/N为20时,纤维素、半纤维素降解率值最大,而木质素增加值最大。在属水平上草酸降解菌(Pandoraea)、亚硝基单胞菌(Nitrosomonas)、亚硝基螺旋体(Nitrosospira)、假单胞菌(Pseudomonas)、双球菌(Paracoccus)、陶厄氏菌(Thauera)、嗜酸盐杆菌(Acidihalobacter)、绵羊属(Ovis)、马赛菌属(Massilia)、硝化细菌(Nitrobacter)、游动放线菌属(Actinoplanes)、硫磺菌属(Sulfuritortus)均为优势菌群。C/N较高时(C/N≥25),枸杞枝条发酵堆体微生物群落物种数量、物种多样性、丰富度、物种均匀度均显著增加,基于PCA分析得出C/N值25为氨化作用和硝化作用临界值、C/N值35为反硝化作用临界值。因此,为加速枸杞枝条粉发酵过程并减少氮素流失,建议发酵堆体初始C/N保持在20~25之间。

基于高效液相色谱(HPLC)的微生物发酵过程中的关键代谢物分析

微生物发酵是生物工程和工业生物技术的核心过程,涉及多种复杂的生物化学变化,其发酵过程中产生的代谢物对于理解微生物的生理状态和优化生产过程至关重要。高效液相色谱(HPLC)作为一种高效、精确的分析方法,在识别和定量这些代谢物方面发挥着关键作用。文章基于高效液相色谱(HPLC)对微生物发酵过程中的关键代谢物展开分析,以期为微生物发酵过程的控制和优化提供参考。

一株除臭固氮菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为提高食品加工原料质量、降低环境污染,从自然界分离筛选出一株能有效减少鸡粪臭味及氮素流失的菌株JFN-1。通过形态学特征、生理生化试验和16S rDNA序列分析鉴定,JFN-1为假肠杆菌(Empedobacter falseni)。通过液态发酵得出:JFN-1菌株在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶作用下,可以提高硝态氮、减少铵态氮含量以及减少氮类物质分解为氨气,从而减少氮素损失。通过单因素和正交优化试验,得到JFN-1菌株增殖培养基组成为可溶性淀粉8 g/L、牛肉膏20 g/L、硫酸镁4 g/L、氯化钠5 g/L,30℃培养20 h发酵液OD600可达到3.14,相比未优化培养基提高12.91倍,总氮含量提高2.14倍。通过固态发酵条件优化,得到JFN-1菌株固定氮素含量最多的固态发酵基质为菌糠15 g、麸皮15 g、豆粕1 g、糠醛渣2 g、硫酸铵0.165 g,在此条件下,总氮量提高196.42%。

延龄草总皂苷的黑曲霉发酵工艺及提取条件研究

该文对延龄草总皂苷的最佳提取方法进行筛选,并通过紫外分光光度法与高效液相色谱法对发酵前后药液进行对比分析,在单因素实验的基础上,采用Box-Behnken响应面实验研究了黑曲霉接种量、发酵时间和发酵温度对延龄草中总皂苷提取率的影响。结果表明:延龄草总皂苷最佳提取方法为75%乙醇回流法,其最佳发酵条件为黑曲霉接种量2.25%,发酵时间6d,发酵温度27℃,在此条件下总皂苷提取率为8.620%,与预测结果基本一致。

出芽短梗霉LHS-m022黑色素葡聚糖的发酵影响因素和生物活性

为探索出芽短梗霉LHS-m022黑色素多糖的发酵影响因素和生物活性,采用菌种发酵、分离提取及生物检测方法,对发酵液性质、产物收率、生物转化率及生物活性进行测定分析。结果表明,LHS-m022黑色素多糖发酵的最佳碳、氮源分别是蔗糖和胰酪蛋白胨,蔗糖最佳浓度为60 g/L;发酵培养基中诱导剂L-多巴的最适添加量为2.0 g/L,发酵液黑变活性和生物转化率分别是2.481和71.93%;细胞通透剂鼠李糖脂的最适添加量是0.021μL/L,发酵液黑变活性和生物转化率分别高达2.794和73.9%。全波长扫描、FTIR与HPLC分析表明,WAI为黑色素,PsB为黑色素葡聚糖结构。研究结果揭示,粗黑色素葡聚糖样品经121℃以上高温处理,仍然得到95.37%的絮凝率。采用1.50和2.00 g/L的样品浓度进行检测,分别得到99.55%的羟自由基清除活性和99.00%的抗氧化活性。

核酸切除修复途径相关基因对酿酒酵母耐受性的影响

酿酒酵母在工业发酵过程中会受到多种环境压力,包括氧化、高温、酸、乙醇及高渗等,因此选育高耐性酿酒酵母对工业生产具有重要意义。微生物中DNA重组酶、核酸修复酶等与核酸修复相关的蛋白与菌体对不良环境的耐受性有关。该实验基于核酸切除修复途径,通过基因工程手段,探究酿酒酵母内源核酸切除修复基因(RAD 16、RAD7、RAD23和RAD4)和外源基因(UVRA)对酿酒酵母耐受性的影响。结果表明,过表达酿酒酵母自身核酸切除修复基因RAD16、RAD7、RAD23及RAD4提高了酿酒酵母高渗耐受性。过表达UVRA基因可以提高菌株高渗耐受性,这意味着该元件在真核和原核细胞中存在功能上的保守性。这些结果有助于提高酿酒酵母对环境胁迫尤其是高渗透压环境的耐受性,并为研究酵母耐受性机制提供了新的思路。

页岩油微生物采油菌株筛选与性能评价

从页岩油藏中筛选得到了一株产表面活性剂菌株Y2,利用16s rDNA基因测序对其进行鉴定;通过表/界面张力测试,优化菌株的培养条件并考察其在不同pH值、温度和盐浓度下的稳定性;通过FTIR和LC-MS分析表征菌株所产生物表面活性剂的理化性质。结果表明:菌株Y2(枯草芽孢杆菌,Bacillus subtilis)在以葡萄糖为碳源、硝酸铵为氮源的培养基中所产生物表面活性剂表面活性最优,菌株上清液的表面张力值27.61 mN/m,与页岩油JHW151和JHW07121之间的界面张力值分别为0.062 mN/m和0.047 mN/m。该菌株所产生物表面活性剂为C_(15)-Surfactin和C_(16)-Fengycin的脂肽混合物,其表面活性在温度为40~80℃和pH值为1~11范围内稳定性较好,但随着NaCl浓度的增加界面张力值变小。可见,Y2菌株具有较好的表面活性,能够有效降低油/水界面张力从而提高页岩油采收率,为吉木萨尔页岩油微生物驱的高效开发提供了一项潜在可行的技术路线。

大肠杆菌发酵生产L-酪氨酸研究进展

酪氨酸作为芳香族氨基酸之一,已被应用于多个行业。众多酪氨酸衍生物在医药行业发挥着重要作用,因此寻求高效酪氨酸生产方式受到广泛关注。目前,国内酪氨酸工业化生产仍以毛发水解法为主,相较于该方法,微生物发酵法具有操作简洁、污染少等优势,微生物发酵法生产酪氨酸具有较好的应用前景。获得高效的酪氨酸生产菌株、降低酪氨酸生物合成成本以及提高收益是发酵法生产酪氨酸需要解决的难题。对大肠杆菌发酵法生产酪氨酸进行了总结,并对其前景进行了展望。

脆李果酒发酵过程氨基酸差异分析

以重庆市万州区青脆李为研究对象,添加LA-Ba果酒酵母,采用清汁发酵工艺,定时取样检测发酵汁中氨基酸含量变化,结合主成分与聚类分析法。结果表明,脆李发酵汁中共检测16种氨基酸,其中苦味氨基酸5种,甜味氨基酸3种,芳香族氨基酸4种,鲜味氨基酸4种,含量最高的是脯氨酸,含量最低的是蛋氨酸。发酵期间,除脯氨酸以外,其他氨基酸均在第2天或第3天呈现快递降低趋势,之后含量变化趋于平缓。发酵期间,除脯氨酸外,其他氨基酸之间均存在一定高度正相关,主成分分别表明样品中精氨酸、脯氨酸及天冬氨酸的滋味和含量与其他氨基酸差异较大,聚类分析表明未发酵的样品氨基酸与发酵后的样品含量存在差异,其中发酵第2天和第3天,第4天和第5天的样品相似度较高。

农用酵素特性、研究进展及应用前景

果蔬废弃物的存在会造成环境负担增加,而农用酵素通常是由果蔬废弃物、糖和水的混合发酵制备成的。利用水果和蔬菜废弃物生产酵素产品,将是一种生态友好和可持续的废物处理方式。然而,人们对农用酵素的了解尚浅。因此,文章介绍了酵素的发展进程、国内相关标准、农用酵素的研究进展和应用前景展望,主要包括酵素的定义、发展过程、特点、分类和相关标准,以及农用酵素的研究背景、特性和其国内外研究进展。

基于OBE理念的发酵工程课程建设

作为生物技术专业的主干课程,发酵工程具有广泛的交叉性、应用性和创新性。该课程在传授专业知识的同时,满足了教学育人的时代需求,具有普及课程思政工作的特殊优势。基于成果导向教育(outcome based education,OBE)理念,从人才培养、课程体系、教学模式、地方特色需求等方面,就进一步改良和提高发酵工程课程的教学质量进行探索与研究。

基于响应面法的黄芪发酵工艺条件探讨

为了优化黄芪发酵工艺条件,对影响黄芪微生物发酵的六因素(酶解种类、酵母接种量、料液比、温度、时间和pH值)进行单因素试验,并基于影响较显著的三因素(时间、温度、 pH值),以总黄酮含量和酒精度为响应值构建了三因素三水平的Box-Behnken实验模型,优化了发酵条件.结果表明:黄芪最适发酵条件为时间8d、温度32℃和pH=4,该条件下黄芪总黄酮含量和酒精度分别为0.77mg/mL和2.53%vol,经实试验证优化结果可靠.该工艺对黄芪微生物发酵优化效果显著,可为黄芪发酵产品的开发应用提供实验依据.

代谢工程改造酿酒酵母合成β-胡萝卜素

β-胡萝卜素广泛用于食品、饲料、医药和化妆品等领域,利用微生物细胞合成高附加值的天然β-胡萝卜素,具有重要的研究意义。如何调控代谢途径中相关基因的表达强度,是在酿酒酵母体内合成β-胡萝卜素的关键因素。该文利用来源于三孢布拉氏霉Blakeslea trispora的β-胡萝卜素合成酶转化出发菌株酿酒酵母LFD18,酿酒酵母能够从头合成β-胡萝卜素,并在细胞中积累。在研究过程中,平板上发现一株菌落颜色明显较周围菌落更深地突变株命名为ZS19 reddish,经实验验证突变株的β-胡萝卜素产量显著提高。针对上述两种不同颜色菌落,进行转录组分析,主要是发现一些与产物合成有关的基因,通过GO与PATHWAY分析发现与碳代谢和脂质体合成有关的6个上调基因,hxk1、dpp1、lpp1、fdh1、hmg2和gre2表达水平上调。通过定量PCR和单个基因过表达验证,最终通过同时过量表达hxk1、dpp1、lpp1和fdh1基因构建命名为ZS20菌株,β-胡萝卜素摇瓶发酵产量提高到194.3 mg/L,是ZS19 reddish菌株的1.3倍,是出发菌株ZS19的2.1倍,最终ZS20菌株经发酵罐发酵后β-胡萝卜素产量为314.3 mg/L,因此,通过进一步PATHWAY分析构建重组菌或许可以提高β-胡萝卜素的产量。

贝壳粉对豆渣厌氧发酵的影响研究

豆渣作为一种有机废弃物,其含有较高的化学需氧量,随意排放会产生恶臭,滋生蚊蝇。我国贝壳数量庞大,价格低廉,将生蚝贝壳研磨成的粉末作为豆渣厌氧发酵的添加剂这一应用具有广阔前景。本研究设计四组实验,同时向豆渣与活性污泥接种质量比例为2∶3的底物中分别添加0,2.0,4.0和8.0 g的生蚝贝壳粉并记为T_(1)、T_(2)、T_(3)和T_(4),并对发酵体系pH值、电导率(EC)、化学需氧量(COD)、气体成分及含量和挥发性脂肪酸(VFAs)等指标进行研究。结果表明,产甲烷能力最好的是生蚝贝壳粉添加量为8.0 g的T_(4),其间共产生甲烷气体371.2 L/kg VS added,其次分别是T_(3)、T_(2)、T_(1)。研究证明在豆渣厌氧发酵过程中,添加生蚝贝壳粉可有效维持厌氧体系pH值、加快厌氧发酵进程、促进厌氧发酵顺利进行。

耐高渗青春双歧杆菌的筛选及发酵工艺优化

为解决青春双歧杆菌在生产中发酵密度低的问题,该文测定了94株青春双歧杆菌的耐渗能力,同时评价了耐高渗菌株耐渗能力的遗传稳定性,最后通过解析培养基底物和发酵工艺探究了耐高渗菌株的最适发酵条件,从而提高其生产中的发酵活菌数。筛选得到两株最高可耐受1400 mOsm/kg的菌株CCFM1302和CCFM1066,其最优氮源为复合氮源(胰酪蛋白胨和酵母浸粉FM528以质量比1∶1复合),最优碳氮比分别为(2.71±0.23)∶1和(2.53±0.11)∶1。以达到完全抑制渗透压为发酵终点推算底物最适浓度,进一步优化微量元素的添加量,得到最优培养基:复合氮源21.0 g/L、葡萄糖57.0 g/L(CCFM1302),复合氮源22.4 g/L、葡萄糖56.5 g/L(CCFM1066);此外添加MgSO_(4)·7H_(2)O 0.25 g/L,半胱氨酸1 g/L、吐温801 mL/L。恒pH 5.5培养至稳定期发酵液活菌数可达(1.82±0.08)×10^(10)CFU/mL和(1.70±0.03)×10^(10)CFU/mL。该文筛选到可产业化的两株青春双歧杆菌,并优化其高密度发酵工艺,对生产和应用都具有重要意义。

代谢工程改造热带假丝酵母生产鼠尾草酸

鼠尾草酸(carnosic acid,CA)是一种酚类二萜化合物,广泛存在于鼠尾草等唇科类植物中。CA具有抗肿瘤等多种生理以及药理活性,在日化、食品、医疗领域应用价值巨大。热带假丝酵母具有鲁棒性强、耐高温、产油脂等特性,因而在萜类化合物高效生产方面极具潜力。该研究根据热带假丝酵母密码子偏好性对来源于鼠尾草的铁锈醇合酶基因CYP76AH24和鼠尾草酸合酶基因CYP76AK6、来源于拟南芥的细胞色素还原酶基因ATR1进行全序列密码子优化以及基因合成。以生产鼠尾草酸前体次丹参酮二烯热带假丝酵母1C2PM04作为出发菌株,将上述基因整合到其基因组中成功合成鼠尾草酸。利用模块化工程与酵母不同亚细胞区室的空间组合,将上述3条基因以模块化的方式导入胞质和过氧化物酶体中进行表达,鼠尾草酸产量分别为10.25 mg/L和4.64 mg/L。通过下调角鲨烯合酶基因ERG9,降低法尼基焦磷酸池的消耗进而改变代谢通量进一步提高鼠尾草酸产量,效价达到26.3 mg/L。将细胞色素P450酶和细胞色素还原酶进行融合表达,测试以刚性linker(E3AK,E3AK×2,E3AK×3)和柔性linker(G4S,G4S×2,G4S×3)为连接肽,融合表达CYP76AH24和ATR1,鼠尾草酸产量提高1.54倍。该文通过增加CPR拷贝数,增加电子供体,进一步提高鼠尾草酸表达水平,产量达到78.24 mg/L。