重复分批发酵与泡沫分离耦合生产多粘菌素E

该文设计重复分批发酵与泡沫分离相结合的生产分离工艺,并在发酵过程中加入表面活性剂吐温80,以提高多粘菌素E的产量和下游分离工艺的效率。对重复分批发酵和吐温80添加的各项参数进行优化,并确定泡沫分离时的最佳气体体积流量。结果表明,最适的培养基置换时间为36 h,置换比例为70%,使用重复分批发酵后,每批次的发酵时间从36 h缩短至12 h,可进行6个批次的循环。吐温80在初次发酵的第24小时和置换后的第6小时添加,添加量为0.15%,气体体积流量为80 mL/min。在该优化条件下将重复分批发酵与泡沫分离耦合,在第4批次,多粘菌素E的效价达到28034.4 U/mL,高于对照组(21768.8 U/mL),消泡液中多粘菌素E效价为133706.1 U/mL,富集比和回收率分别为4.77和82.5%。

甘蔗果酒补料分批发酵工艺优化及成分分析

在研究甘蔗果酒分批发酵动力学的基础上,对甘蔗果酒补料分批发酵的补料时间、补料液添加量和补料液糖度进行单因素条件和正交试验优化,并分析其经济效益,以及检测甘蔗果酒的营养成分和卫生指标。结果表明,最优甘蔗果酒补料分批发酵条件为:补料时间为2.5 d、补料液糖度为29°Bx、补料液添加量为35%(v/v)。在此最优条件下,所得甘蔗果酒的产量、酒精度、原料平均消耗和酒精平均生成速率分别为0.405 L、15.8%(v/v)、1.833°Bx·L/d和1.067%vol·L/d,分别比分批发酵所得的甘蔗果酒提高了35%、12.27%、38.24%和51.49%。经检测,甘蔗果酒含15种氨基酸,氨基酸总含量为40.83 mg/100 mL,含有11种矿质元素,氰化物<0.02 mg/L,铅元素0.018 mg/L,无机砷0.05 mg/L,展青霉素、大肠杆菌数、菌落总数均未检出。补料分批发酵有利于提高甘蔗果酒的发酵效率,所得的甘蔗果酒是一种酒体橘黄清亮、口感柔顺清爽、具有愉悦酒香和甘蔗果香,且营养丰富、符合国家卫生标准的半甜型果酒。

补料分批发酵法对细菌纤维素产量、结构及流变学特性的影响

补料分批发酵法是工业上常用的连续发酵生产手段。其中,引入新批次的液态培养基的过程可能会对细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)凝胶的产量和品质造成影响。该研究探讨了2株木糖驹形氏杆菌ATCC 53582和ATCC 700178在补料分批发酵过程中菌体数目、培养基碳源及氮源浓度的变化,并对补料分批法生产的细菌纤维素的产量、微观结构及流变学特性进行了研究。结果表明,在发酵第7天,ATCC 53582的BC产量约是ATCC 700178的12倍。通过3次分批补充碳源、氮源和种子液,菌株ATCC 700178的BC产量最高,增长了5.9倍,但3次补料残留了约8~9 g/L的碳源。BC凝胶表现出强弹性特性,拥有纳米级纤维网络结构。菌株ATCC 700178分批补料生产的BC凝胶强度随补料次数增加而增强。该研究对连续生产品质稳定的细菌纤维素凝胶提供了理论支撑。

小白链霉菌H3分批发酵产ε-聚赖氨酸动力学的构建

为预测和控制小白链霉菌H3发酵产ε-聚赖氨酸的过程,对菌株H3分批发酵过程中的菌体量、ε-聚赖氨酸含量和还原糖含量进行动态检测,并对各参数进行发酵动力学模型进行构建。结果表明,分别使用Logistic方程、Luedeking-Piret方程和Luedeking-Piret-Like方程对发酵过程中菌体生长、ε-聚赖氨酸生成和还原糖消耗进行拟合,3个模型的显著性水平都为0.0001,相关系数R^(2)都在0.9以上,表明得到的拟合模型能预测和描述发酵过程中各参数的变化情况。

Alcaligenes sp．NX-3产威兰胶的补料分批发酵工艺研究

在7.5L发酵罐上考察了Alcaligenes sp.NX-3产威兰胶的发酵工艺。选用葡萄糖为碳源,通过分析比较不同初糖浓度下的细胞比生长速率和产物比合成速率,进一步研究了不同补料方式对产胶的影响。结果表明,采用分批补糖发酵工艺,威兰胶产量较分批发酵提高了13.6%,而且有效地缩短了发酵周期。在50L发酵罐上进行补料分批发酵放大实验,威兰胶产量高达27.0g/L,葡萄糖转化率由初始的44%提高到54%。

维生素B_(12)分批与补料分批发酵的研究

首先对维生素B12产生菌Propionibacterium shermanii在7L发酵罐内分批发酵下的菌体生长及产维生素B12的特性进行了研究。分批发酵的结果表明,虽然提高葡萄糖的浓度可以提高产量,但是存在着菌体生长受抑制,耗糖缓慢,发酵周期长的缺陷。继而进行了间歇补料分批发酵工艺的研究,确定了初糖浓度及补糖策略。发酵最终菌体干重达16．96 g／L,较分批发酵提高50％;维生素B12的产量达38．55 mg／L,较分批发酵提高16％;有效缩短了发酵周期,较分批发酵缩短24 h。

凝结芽孢杆菌液体分批发酵的动力学方程构建

采用20 L发酵罐平台对饲用凝结芽孢杆菌W-02菌株进行分批发酵,实时监测发酵液的溶氧含量、吸光度、pH值、活菌数和可溶性总糖含量,在此基础上采用Logistic方程和Luedeking-Piret方程分别拟合了菌体生长和可溶性总糖消耗的动力学方程,获得了该菌株分批发酵的动力学方程模型和参数。结果表明:菌体生长模型为X=X_(0)X_(max)e^(μ_(max)t)/X_(max)-X_(0)+X_(0)e^(μ_(max)t)=27.7459e^(0.2524t)/58.53+0.47e^(0.2524t);可溶性总糖消耗模型为S=10.65538-3.26742e^(0.2524t)/58.7+0.3e^(0.2524t)-0.13561n(0.9949+0.0051e^(0.2524t));2个模型计算的模拟值与验证试验的试验值拟合度均较好,平均相对误差均小于10%。该结果为凝结芽孢杆菌实际生产中发酵过程自动化监测和实时控制提供了依据。

分批发酵和补料分批发酵结合生产透明质酸的研究

采用单一补料分批培养方式进行补料发酵时,对发酵过程中菌体生长,产物合成以及副产物的影响进行研究。结果表明:该方法可以通过改善发酵过程中环境条件,来提高透明质酸(HA)的产量。和分批发酵相比,发酵液中HA的量提高大约3.5%。HA发酵可以采用单一补料分批发酵的方法来提高生产强度,缩短发酵周期,有效地降低生产成本,是一种可以有效提高HA发酵生产性能指标的现代发酵技术。

分批发酵和补料分批发酵生产木霉素的研究

为了提高木霉素的发酵产量,以哈茨木霉Trichoderma harzianum Rifai菌株LC2为生产菌,在10L发酵罐中对分批发酵和补料分批发酵工艺进行了研究。结果表明,在分批发酵工艺中,在8%接种量、4L/min通气量和200r/min搅拌转速条件下,发酵72h时木霉素产量达到最大值149.6mg/L。在间歇补料分批发酵工艺中,分6次补料,使培养基中各成分的终浓度与分批发酵相同,木霉素的发酵产量提高到182mg/L,比分批发酵提高21.7%。

分批发酵及补料分批发酵工艺生产马杜霉素的研究

以马杜霉拉放线菌(Actinomadura yumanense ZU-M3)为生产菌株,在3.7L发酵罐中对分批发酵和补料分批发酵工艺进行了研究。结果表明,良好的溶氧度是提高马杜霉素发酵水平的重要因素,在分批发酵工艺中,适宜的通气量和搅拌速度分别为0.15m3·h-1和500r·min-1,192h后马杜霉素发酵单位达7984μg·mL-1。采用分段控制搅拌速度的发酵工艺(0～60h为300r·min-1,60～120h为500r·min-1,120～192h为600r·min-1),更有利于菌体生长和产物生成,马杜霉素发酵单位比固定转速时提高了7.9%。在间歇补料分批发酵工艺中,分10次补加培养基,使碳、氮源的总浓度与分批发酵相同,马杜霉素发酵单位提高到9645μg·mL-1,比分批发酵提高了15.7%;在连续补料分批发酵工艺中,马杜霉素发酵单位可达10328μg·mL-1,比间歇补料分批发酵提高了6.0%,比分批发酵提高了29.4%。该研究结果对于抗球虫药物大规模工业化生产具有一定的指导意义。

L-天冬酰胺酶的补料分批发酵

L-天冬酰胺酶(L-Asparaginase,EC 3.5.1.1,L-ASNase)广泛应用于食品和医药领域。为实现重组L-ASNase的高产,在3 L罐水平研究了搅拌转速与补料分批发酵条件对Bacillus subtilis/ASNΔ25/B2菌体生长与产酶的影响。通过优化确定补料分批发酵条件如下:发酵0~8 h搅拌转速:700 r/min;发酵8 h后搅拌转速:900 r/min;发酵16~28 h:恒速流加(18.75 mL/h)蔗糖(800 g/L),恒速流加(32 mL/h)酵母蛋白胨(200 g/L)和玉米浆(80 g/L)混合氮源。基于以上发酵条件,L-ASNase酶活在48 h可达到1413.6 U/mL,较分批发酵提高了66.2%,生产强度提高了24.6%。研究结果为重组L-ASNase工业化生产提供了基础数据。

溶氧及pH对产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的影响

在 7L发酵罐中研究了溶氧和pH对产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的影响。结果表明 ,当葡萄糖浓度为 30g L且通气量控制在 5L min时 ,搅拌转速达到 30 0r min即可满足细胞生长和谷胱甘肽合成对溶解氧的需求。不同pH控制方式对谷胱甘肽分批发酵的影响有较大差异。不控制pH时 ,细胞干重和谷胱甘肽产量比控制pH为 5 5的发酵分别低 2 7%和 95 % ,且有 5 0 %的谷胱甘肽向胞外渗漏。研究了将pH控制在 4 0、4 5、5 0、5 5、6 0和 6 5的谷胱甘肽分批发酵过程 ,发现在pH 5 5时谷胱甘肽总产量最高。用前期研究建立的动力学模型模拟了不同pH (4 0～ 6 5 )下的分批发酵过程 ,并从动力学角度解释了pH对细胞生长和谷胱甘肽合成的影响。

温度对谷胱甘肽分批发酵的影响及动力学模型

研究了 2 4～32℃范围内产朊假丝酵母生产谷胱甘肽的分批发酵过程 ,发现较高温度对细胞生长有促进作用 ,而较低温度则更有利于谷胱甘肽产量的提高。应用改进的Logistic和Luedeking Piret方程分别对细胞生长动力学和谷胱甘肽合成动力学进行了模拟 ,得到不同温度下各种动力学参数。在此基础上 ,进一步研究了温度同细胞生长动力学参数之间的内在联系 ,得到谷胱甘肽分批发酵过程中细胞浓度的变化同温度以及底物浓度之间的一般关系式 :dXdt =[0 0 2 2 4 (T +1 7) ]2 X(1-X Xmax)1+S { 8 2 6× 10 6 ×exp[- 314 77 R (T +2 73) ]} 。验证实验结果表明 。

补料分批发酵条件下鸟苷产量的研究

鸟苷作为食品和医药产品的重要中间体有十分广阔的市场前景。本文通过补料分批发酵方式下对鸟苷产量影响的研究,最终确定了葡萄糖、酵母粉和次黄嘌呤的最优补料方式,使鸟苷产量达到32.05g/L,较分批发酵方式提高36.3%。

克鲁斯假丝酵母分批发酵生产甘油的代谢流分布

采用Candida krusei 分批发酵生产甘油,在碳元素平衡基础上作代谢流分析得知,典型生长阶段(6～12h)形成菌体流量较大,占50%以上,且有12%的乙醇流量,甘油流量较小;典型生产阶段(48～54h)甘油流量增大为42%, 菌体和乙醇流量为0, 有11%的有机酸流量.

灵芝胞外多糖分批发酵动力学模型

利用分批发酵研究了灵芝(Ganoderma lucidum)胞外多糖的合成特性,结果表明Ganodermalucidum多糖合成和菌体生长呈部分生长关联型。菌体干重、胞外多糖分别达到15.56g·L-1、3.02g·L-1,胞外多糖对细胞干重得率系数(Yp/x)为0.19。根据分批发酵试验结果采用Logistic方程、Luedeking-Piret方程和类似Luedeking-Piret方程,得到了描述灵芝生长、胞外多糖以及葡萄糖底物消耗分批发酵动力学模型。同时在初始葡萄糖变化较大范围内,试验数据与模型预测值进行了比较拟合,平均相对误差小于5%,表现出很好的适用性。表明该动力学模型对指导灵芝胞外多糖的发酵生产具有实际意义。

产朊假丝酵母分批发酵生产谷胱甘肽的代谢通量分析

根据产朊假丝酵母利用葡萄糖作为惟一碳源生物合成谷胱甘肽的代谢网络,利用代谢通量分析方法分析了谷胱甘肽分批发酵不同阶段各代谢途径碳通量的分布和变化规律.在此基础上,通过分阶段温度控制和L-半胱氨酸添加等策略,调节谷胱甘肽分批发酵过程中的代谢通量分布,谷胱甘肽生物合成的产量明显提高,最大增加幅度分别达到23%和91%·同时对这些策略下谷胱甘肽的过量合成机理进行了解释.

西索米星分批发酵的动力学特性

伊尼奥小单孢菌F003的发酵特性研究表明,西索米星发酵过程具有典型的非生长耦联特征.当以淀粉为主要碳源时,对数生长期最大菌体比生长速率为0.058 h-1,产物合成期最大产物比合成速率0.0018 g/(g·h).HPLC和酶法测定结果显示发酵液中主要的可发酵糖为麦芽糖,适合菌体生长的麦芽糖浓度或葡萄糖浓度分别为10.0～25.0和7.5～15.0 g/L,可发酵糖浓度低于10.2 g/L将限制西索米星合成.西索米星发酵过程淀粉水解酶表观活性的动力学特性表明,在对数生长期淀粉水解酶表观活性较高,最大值为0.84 g/(L·h),在发酵中后期淀粉水解酶表观活性仅为最大值的1/4～1/20,导致可发酵糖浓度降低,限制西索米星的合成.西索米星浓度大于0.50 g/L将明显抑制产物合成.

利用动力学模型探讨碳源浓度对普鲁兰分批发酵过程的影响

采用Logistic、Luedeking-Piret以及Luedeking-Piret修正模型分别建立了不同初始蔗糖浓度下Aureobasidium pullulans(swp35)分批发酵生产普鲁兰过程中的菌体生长、产物积累和基质消耗的数学模型,并采用1stopt软件,选取修正高斯牛顿法和通用全局优化算法进行非线性曲线拟合,计算获得动力学模型参数。研究结果表明:上述模型能较好地反映本研究实验条件下swp 35的细胞生长、产物合成和底物消耗过程,拟合动力学模型的相关系数R2均大于0.91;普鲁兰合成与细胞生长基本呈偶联关系;初始蔗糖浓度对菌体合成速率有明显的抑制作用:随着初始蔗糖浓度从25 g/L增加到100 g/L,最大比生长速率从0.146 h-1下降到0.049 h-1;最大比产物生成速率和比底物吸收速率在50 g/L初始蔗糖浓度时呈现峰值,分别达到0.536 h-1和0.844 h-1。从文章研究结果可知,以50 g/L蔗糖为初始浓度分批补料发酵生产普鲁兰可能比分批发酵方式更高效。

不同溶氧控制方式下的谷胱甘肽分批发酵过程分析

分析了产朊假丝酵母生产谷胱甘肽(GSH)的摇瓶发酵过程,发现溶氧浓度的大小成为影响细胞生长和GSH产量的重要因素。在此基础上,研究了恒溶氧和恒转速条件下的GSH分批发酵过程,与恒转速发酵相比,恒溶氧控制发酵可以明显提高细胞干重和GSH产量,当恒溶氧浓度为35%时,二者的提高幅度最多可分别达到22%和30%。最后分别采用发酵动力学模型和代谢网络中各代谢物通量的分布情况对该结果产生的原因进行了定量解释。