植物类有机氮源及其在发酵行业的应用

植物类有机氮源是有机氮源的一类分支,植物类有机氮源具有环保、成本低和蛋白含量高,等特点,使其在工业生产和氮源发展上有很大的应用前景。总结了植物类有机氮源的种类、成分分析以及当今现状,综述了植物类有机氮源在发酵行业的应用研究进展。

有机氮源对谷氨酸棒杆菌发酵L-缬氨酸的影响

以L-缬氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌XV0505为供试菌株,研究有机氮源对L-缬氨酸发酵的影响,确定了玉米浆代替豆饼水解液作为有机氮源的发酵工艺,降低了发酵成本;考察不同玉米浆浓度对谷氨酸棒杆菌XV0505发酵生产L-缬氨酸过程中生物量、耗糖速率、L-缬氨酸产量、副产物积累及氨消耗等方面影响,确定了玉米浆的适宜添加浓度;考察了玉米浆与生物素不同配比对L-缬氨酸分批发酵过程的影响,确定了最适生物素添加浓度。与原工艺相比,新工艺的菌体生物量及产酸提高了13.2%和18.5%。

不同有机氮源对山药-食药用真菌“双向发酵”的影响

以含有活性成分的山药为培养基质,接种食药用真菌菌种(灵芝、蛹虫草、银耳和香菇)进行“双向发酵”,使山药原有成分转化形成新成分。以菌丝布满基质时间、基质消耗率、菌质折干率、菌质的自由基清除率为评价指标,考察不同有机氮源(黄豆粉、玉米蛋白粉、花生蛋白粉、谷朊粉和酵母浸粉)对各山药-食药用真菌“双向发酵”的影响。结果表明,不同有机氮源对菌丝布满基质的时间、菌质折干率影响不显著(P>0.05),对基质消耗率和自由基清除率影响均显著(P<0.05)。添加酵母浸粉对山药-灵芝适应性提高最多(11.02分);蛹虫草和银耳添加有机氮源后适应性分别降低为18.81分和16.45分;添加有机氮源对山药-香菇适应性均可提高,玉米蛋白粉提高最多(28.65分)。

有机氮源对柠檬酸发酵的影响

对柠檬酸发酵使用的薯干原料中的总氮、可溶性氮及非蛋白氮的含量进行了测定 ,并通过发酵实验考察了培养液中含氮量与柠檬酸产量的关系。在薯干培养液中添加某些氨基酸或玉米蛋白的酶解液进行发酵实验 ,结果证明 ,添加适量的有机氮源对柠檬酸产量有促进作用 ,特别是对质量低劣的薯干原料促进效果更加明显 ,柠檬酸产量可比对照提高27 %

有机氮源对出芽短梗霉发酵普鲁兰多糖的影响

以出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）CGMCC.11062为出发菌株,研究了六种有机氮源对普鲁兰多糖产量、结构、纯度及分子量的影响。结果表明：在不同有机氮源的发酵条件下,普鲁兰多糖产量由高到低依次为：酵母粉〉牛肉膏〉蛋白胨〉胰蛋白胨〉麦芽浸粉〉尿素,其中以酵母粉为有机氮源时,普鲁兰多糖产量达到60.64 g/L;普鲁兰多糖的结构和纯度受有机氮源种类的影响很小,相对稳定,表明该菌株能够适用于各种有机氮源生产普鲁兰多糖,适合工业化生产;不同有机氮源所生成的普鲁兰多糖分子量由大到小的顺序依次为：麦芽浸粉〉牛肉膏〉蛋白胨〉胰蛋白胨〉尿素〉酵母,重均分子量范围Mw在289039-604375 u之间,分子量分散指数在2.0-2.4。这些研究可为不同特性普鲁兰多糖的生产提供技术指导。

用于微生物培养基有机氮源的废酵母自溶液研究

为进一步降低聚 β 羟基丁酸酯 (PHB)的生产成本 ,考察并优化了酵母自溶的影响因素与条件 ,探索采用廉价的废酵母自溶液作为有机氮源替代酵母浸粉的可行性。结果表明 ,自溶反应的最佳初始 pH为 7 0 ;加水比不仅影响酵母细胞的自溶速度和自溶效率 ,而且影响自溶产品的氨基氮终浓度 ,因此最佳加水比的确定取决于最终的经济核算。乙酸乙酯可以成功替代甲苯作为自溶促进剂 ,其优化用量为 3 %～ 4%。进一步以自制的酵母自溶液对重组大肠杆菌VG1( pTU 14 )进行摇瓶培养 ,结果表明 ,当以酵母自溶液为有机氮源替代酵母浸粉时 ,PHB浓度可以提高 2 2 7%以上。因此 ,废啤酒酵母自溶液在PHB的大规模生产中具有广泛的应用前景。

有机氮源对泰乐菌素发酵生产影响的研究

有机氮源中氨基酸的种类及含量是影响抗生素发酵产量很重要的因素之一。对比了不同有机氮源对泰乐菌素发酵产量的影响,并利用Plackett-Burman实验设计对泰乐菌素发酵培养基的有机氮源进行优化。结果表明,鱼粉、玉米蛋白粉、甜菜碱是影响泰乐菌素产量的主要因素。当培养基中鱼粉含量为4.7g/L、玉米蛋白粉为10.5g/L、甜菜碱为0.06g/L时,泰乐菌素发酵产量较未优化前提高15%以上。同时对鱼粉和玉米蛋白粉中的氨基酸含量进行对比分析,发现泰乐菌素发酵培养基中适量添加鱼粉可使培养基中的氨基酸更加平衡,有利于泰乐菌素的合成。

有机氮源对红霉素发酵影响的具体分析

红色糖多孢菌的摇瓶培养基中使用不同有机氮源时红霉素的效价明显不同。通过对不同有机氮源所含营养成分的逐步回归分析,我们得到有机氮源中的苏氨酸为影响红霉素效价的主要因子。最后向对照培养基中添加苏氨酸,则使红霉素的效价比对照培养基提高了22.85%。

有机氮源对三孢布拉霉菌产番茄红素的影响

分别在含基础有机氮源的发酵培养基里添加啤酒废酵母水解液、玉米浆、酵母膏和蛋白胨4种额外有机氮源,发酵培养108 h,测定番茄红素的产量、菌体的生物量及发酵过程中额外有机氮源的添加对三孢布拉霉菌糖的利用情况。结果表明,啤酒废酵母水解液以促进番茄红素合成为主,玉米浆以促进菌体生长为主,酵母膏和蛋白胨的添加对三孢布拉霉菌产番茄红素影响不大。

植物对有机氮源的利用及其在自然生态系统中的意义

近来大量实验研究表明,许多植物能够在不经矿化的情况下直接吸收、利用环境介质中的生物有机氮,尤其氨基酸类。而且,有些植物利用氨基酸的效率可以与矿质氮源(NH4+、NO3)相当或更高。自然界植物赖以生存的土壤生境中同时存在多种有机氮和矿质氮养分,这是导致植物(至少部分植物)进化产生利用各种不同氮源能力的环境驱动力。土壤中的游离氨基酸尽管含量不高,但其周转快、通量大,理论上可远大于植物的氮需求。尽管植物在与土壤微生物的有机氮源竞争中处于根本性劣势,但土壤中氨基酸的巨大潜在通量和植物相对于微生物的生命周期仍可使植物在长期竞争中获取数量可观的氮。基于植物根对氨基酸的吸收能力、土壤中游离氨基酸库的大小和通量、植物与土壤微生物对氨基酸氮源的竞争以及有关的原位实验结果,近来许多研究者都认为植物有机氮营养在多种生态系统中是重要或潜在重要的。尤其是在一些极地、高山、亚高山、北方针叶林或泰加林生态系统中,由于低温等因素限制有机氮矿化,土壤氨基酸浓度常超过矿质氮(NH4+、NO3-)浓度,氨基酸可能代表着植物的一个主要氮源。认识到现实生态系统中植物对有机氮源利用的重要性意味着传统的矿质营养观念的更新,这将在很大程度上改变人们对某些重要生态过程的理解,并导致对若干生态学中心问题的再认识。研究以森林生态系统为例,阐述了我国开展该领域研究的科学意义和基本框架。

玉米浆为有机氮源的L-乳酸发酵的研究

利用细菌厌氧发酵生产L-乳酸,以降低L-乳酸生产成本为主要目的,实验以玉米浆为有机氮源,以硫酸铵为主要无机氮源,研究了不同接种量对发酵过程的影响;并就以玉米浆替代酵母粉、豆粕水解液、生物素为有机氮源的L-乳酸发酵进行了对比研究实验,实验证明了玉米浆做为有机氮源用于L-乳酸发酵的可行性。在保证生产能力的同时,使用玉米浆为有机氮源对进一步降低L-乳酸生产成本,减少玉米浆对环境的污染进行了探索。

不同有机氮源对肌苷合成的影响

通过研究不同有机氮源对肌苷合成的影响,结合蛋白、核酸及菌体生长的分析测定,结果显示:国产酵母膏A是肌苷发酵的理想氮源。此外,由于国产酵母膏A部分可溶,其水解出的氨基酸的碳骨架可能作为前体物质直接进入糖酵解和三羧酸途径,使得以国产酵母膏A为氮源时肌苷生产期的呼吸熵(RQ)由1.0降至0.6左右,从而促进了肌苷的合成,糖苷转化率由原来的15%提高至29%。

天然有机氮源对珊瑚状珊瑚球菌Cc9736生物活性组分产生的影响

分析了珊瑚状珊瑚球菌 (Corallococcuscoralloide) Cc9736菌株在不同的天然有机氮源培养基中次级代谢产物的合成能力 ,结果表明菌株产生的代谢物随氮源的不同而有显著差异。如以胰蛋白胨为唯一碳氮源 ,产物的抑菌活性最高 ,但组分较多 ,而以酪蛋白胨等为唯一碳氮源时则仅产生 Cc C活性组分。因此 ,通过适当的选择 ,我们可以简化发酵产物 。

响应面法优化菌体蛋白水解工艺制备有机氮源的研究

利用联合法对柠檬酸发酵废菌体进行细胞破壁处理,通过单因素试验和响应面试验方法对菌体蛋白水解条件进行优化,最终得到菌体蛋白水解最优工艺条件组合为:p H3.0、反应温度为56℃、反应时间为15.5h、酸性蛋白酶添加量为2.5g·100g^(-1),在此最优水解条件下,水解产物中总氮达到0.82g·100g^(-1)、氨基酸态氮达到0.46g·100g^(-1)。以菌体蛋白水解产物为有机氮源进行坚强芽孢杆菌Ba-2培养,结果显示菌体蛋白水解产物和酵母浸提物效果相当,为发酵废菌体的工业化利用开辟了新的路径。

有机氮源氨基酸组成对克拉维酸发酵的影响

棒状链霉菌(Streptomyces clavuligerus)在含有不同有机氮源的培养基中发酵合成克拉维酸时,效价会存在显著差异。实验运用聚类分析方法,从不同有机氮源氨基酸组成差异上研究其对克拉维酸合成的影响,结果发现,氮源蛋白质中天冬氨酸、谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸和甲硫氨酸5种氨基酸对克拉维酸合成均有较大影响。与对照组相比,分别添加0.1g/L天冬氨酸、谷氨酸、苏氨酸和赖氨酸后,克拉维酸效价分别提高了22.3%、39.3%、16.3%和6.3%,而添加0.1g/L半胱氨酸后,克拉维酸效价降低23.3%。

有机氮源及其在微生物发酵中的应用

随着生物技术的不断发展,利用微生物发酵生产人们日常所需的产品已经成为主流趋势,微生物生长所需的营养物质也得到全面深入的研究。氮源是微生物生长不可或缺的营养物质,一般分为无机氮源和有机氮源。主要阐述了酵母浸粉、蛋白胨和玉米浆等应用最为广泛的有机氮源的特性及其在微生物发酵中的应用,引出了复合氮源的概念及优势,深入研究了复合氮源的组分及其应用前景。最后对有机氮源在微生物发酵中的影响进行了总结。

有机氮源对腺苷发酵的影响

腺苷在生理生化过程中起着重要的调控作用,具有较高的药用价值,在医药领域有着广泛的应用。主要研究了玉米浆、豆饼水解液和酵母粉等有机氮源对腺苷发酵产苷的影响。在5 L发酵罐上通过添加不同浓度的有机氮源,考察枯草杆菌XGL在不同条件下的菌体生长与产苷情况。通过实验优化,获得最佳的有机氮源为玉米浆20 mL/L、豆饼水解液30 mL/L、酵母粉16 g/L,在此条件下发酵50 h,腺苷最高产量达到41.6 g/L,比初始发酵条件提高65.1%。

优化有机氮源提高小白链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸效率

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是小白链霉菌(Streptomyces albulus)分泌产生的一种同型氨基酸聚合物,具有广泛的抑菌活性,目前被多个国家批准使用,是一种优良天然食品防腐剂。为了进一步提高S. albulus GS114的ε-PL发酵产量,对其发酵培养基中有机氮源的种类及浓度进行了系统优化,并对ε-PL产量提高的原因从氨基酸方面进行了初步解析。研究结果显示,S. albulus GS114的最佳有机氮源为酵母浸粉FM760,最佳添加质量浓度为9.27 g/L,在此条件下,摇瓶自然发酵中ε-PL产量达到(2.60±0.02) g/L,较对照有机氮源提高了22.07%;在pH受控的分批发酵中,ε-PL产量达到(6.41±0.23) g/L,较对照提高42.64%;在补料分批发酵中,ε-PL产量达到62.38 g/L,较对照提高了18.80%,葡萄糖转化率提高了25.77%。同时,通过氨基酸添加实验,初步发现酵母浸粉FM760提高ε-PL产量可能与异亮氨酸、亮氨酸和丙氨酸有关。该研究结果对工业发酵生产ε-PL的有机氮源选择具有重要指导意义。

有机氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌Escherichia coli TRP03为供试菌株,研究了多种有机氮源对L-色氨酸发酵的影响。首先对不同来源的酵母粉进行了优化试验,确定一种最优酵母粉,摇瓶发酵时L-色氨酸可积累10.21 g/L;利用5 L发酵罐发酵1.5~3.0 h时,细胞出现二次生长现象,选择添加氨基酸粉和氯化胆碱促进细胞生长,经优化实验,确定同时添加氨基酸粉2 g/L、氯化胆碱0.5 g/L可在很大程度上解决细胞的二次生长问题并提高L-色氨酸产量至44.21 g/L;为提高中后期菌体活力及产酸能力,选择在不同发酵时期流加质量浓度为1 g/L的酵母粉、蛋氨酸及谷氨酰胺混合液,确定10 h流加时,中后期的活细胞数提高了30.18%,保证了菌体活力。菌株E. coli TRP03经36 h发酵,可积累L-色氨酸51.23 g/L,较未经任何优化的菌株提高41.91%。

有机氮源在青霉素发酵生产过程中的作用

在青霉素的发酵生产过程中,总氮和氨基酸的含量较低质量波动较大,远远不能满足青霉素菌种发酵生产中代谢的需要,为弥补其不足多采用麸质粉、豆饼粉、棉籽饼分、生物氮素等慢速利用氮源作为补充,但其效果并不理想长期以来我们一直在寻找一种总氮含量高氨基酸组合齐全,能对发酵过程中酶活性的激发起到较好作用的替代氮源。