基于PSO-SVM逆的赖氨酸发酵过程软测量

针对赖氨酸发酵过程非线性、大滞后、多变量动态耦合,关键生化参数难以实时在线测量等问题,提出一种改进的粒子群-支持向量机(PSO-SVM)逆发酵过程软测量建模方法。首先分析逆系统的存在性,并结合赖氨酸发酵过程,引入发酵特征信息和舍弃次要信息构造逆扩展模型;然后利用支持向量机离线辨识初始逆扩展模型,并根据系统输入与模型输出的偏差信号,采用粒子群算法对初始逆扩展模型进行在线校正;最后将校正后的逆扩展模型串联在原发酵过程之后构成复合伪线性系统,实现不直接可测关键生化参数的在线预测。以L-赖氨酸流加发酵过程为例,验证了所提算法能够对发酵过程关键生物量参数进行较准确的在线预测,较普通的SVM逆建模方法具有更高的预测精度。

基于聚类动态LS-SVM的L-赖氨酸发酵过程软测量方法

针对生化反应过程中软测量模型存在的模型失效问题,提出了一种基于模糊C均值聚类(FCM)和动态LS-SVM的混合建模方法。首先,采用FCM算法将训练集分成具有不同聚类中心的子集,然后对每一类分别采用LS-SVM进行训练并建立子模型。对于带有新信息的样本数据首先计算其对每一类的模糊隶属度函数,然后用隶属度最大的一类所对应的子模型进行动态学习,并更新子模型。将所提出的软测量建模方法用于对L-赖氨酸发酵过程关键生物量参数的预测,实验结果表明所提出的建模方法可以有效地增强软测量模型适应工况变化的能力,提高其预测精度。

L-亮氨酸发酵用糖蜜预处理方法研究

分析了糖蜜中影响发酵产生L-亮氨酸的不利因素。为除去影响发酵产生L-亮氨酸的各种杂质,重点研究了几种糖蜜预处理方法,对预处理前后糖蜜中各种糖分和钙离子含量进行了分析测定。并将预处理后糖蜜进行摇瓶发酵,根据菌种生长情况和发酵产生L-亮氨酸的含量,最终确定硫酸法为最佳糖蜜预处理方法。

赖氨酸发酵蛋白粉的营养价值评定及其在生长肥育猪上的应用效果研究

本研究分为2个试验,试验1旨在评定赖氨酸发酵蛋白粉在生长猪上的营养价值;试验2研究赖氨酸发酵蛋白粉等蛋白质替代豆粕对生长肥育猪生长、胴体性状和肉品质的影响。试验1:选用(25.0±1.1)kg杜×长×大三元杂交猪12头进行消化代谢试验,随机分为2组,每组6个重复,每个重复1头猪,分别饲喂无氮日粮和以赖氨酸发酵蛋白粉作为唯一蛋白质源的试验日粮,预试期4 d,正试期4 d。试验2:选用(41.7±3.9)kg杜×长×大三元杂交猪100头进行饲养试验,随机分为4组,每组5个重复,每个重复5头猪。Ⅰ组为对照组,饲喂基础日粮;Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组分别为饲喂赖氨酸发酵蛋白粉等蛋白质替代10%、25%、50%豆粕的日粮,体重达100 kg左右结束。消化代谢试验结果表明:赖氨酸发酵蛋白粉消化能为12.85 MJ/kg,代谢能为11.80 MJ/kg。总氨基酸含量为47.38°%,总氨基酸的回肠表观消化率、真消化率分别为66.95%和70.52%,赖氨酸和蛋氨酸的回肠表观消化率、真消化率分别为72.00%、75.14%和59.37%、64.52%。饲养试验结果表明:与对照组相比,在生长期和全期,Ⅳ组平均日增重显著降低(P<0.05),料重比显著升高(P<0.05);在肥育期,Ⅳ组平均日采食量显著增加(P<0.05),料重比显著升高(P<0.05),生长期和肥育期,Ⅳ组氮消化率、氮生物学效价显著降低(P<0.05)。Ⅳ组背膘厚显著增加(P<0.05),眼肌面积和肌肉保水能力显著降低(P<0.05)。由此得出,与豆粕相比,赖氨酸发酵蛋白粉的粗蛋白质和脂肪含量较高,但非蛋白氮比例较大,氨基酸消化率较低。等蛋白质替代10%和25%豆粕对40～100kg的生长肥育猪生产性能、胴体性状和肉品质均无影响,可作为饲粮中的新型蛋白质原料。

特异性移动床生物膜反应器处理赖氨酸发酵废水

选用SDC-04特殊填料作为载体,构建特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)进行实际赖氨酸发酵废水处理的中试研究。结果表明:SDC-04单个填生物膜量可达0.461 3g。经过45d挂膜成功后,对进水COD质量浓度在1 208~2 887mg/L的实际赖氨酸发酵废水进行处理,出水COD质量浓度可下降到60mg/L左右,满足《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2005)的要求;出水氨氮平均去除率为99%,TN平均去除率为76%;通过Illumina HiSeq高通量测序发现,生物膜中变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度之和达到70.5%,是优势种群。

赖氨酸发酵废渣中硫酸铵的去除

采用湿热法处理赖氨酸发酵废渣中的高浓度硫酸铵使之能用于饲料生产。结果表明:在常压100℃蒸气汽提条件下,将水与废渣混合之后再加入硫酸铵去除剂时的处理效果较为理想,此时硫酸铵去除剂的用量为废渣量的17%,硫酸铵去除率达96.04%,粗蛋白质含量为47.66%。

基于自适应FLSVM的赖氨酸发酵过程软测量方法

针对生化反应过程中软测量模型随着时间的推移而出现的模型老化现象,提出一种基于增量学习的自适应模糊支持向量机软测量建模方法。它首先将输入空间中的样本映射到高维特征空间,然后根据样本偏离超平面的程度赋予不同的模糊隶属度,建立模糊支持向量机软测量模型,并在模型投入现场运行后,通过一种改进的增量学习算法在线更新模型参数以自适应获得更加准确的软测量模型。以L-赖氨酸流加发酵过程为例,验证了所提算法能够从过程的第2批次开始对关键生物量参数(菌丝浓度和基质浓度)进行较准确的在线预测,与普通的模糊支持向量机建模方法相比具有较高的预测精度和自适应性。

赖氨酸流加发酵过程优化控制

采用动力学模型描述赖氨酸发酵动态过程,发酵过程状态变量用推广卡尔曼滤波迭代算法进行预报,采用最优控制律确定流加轨线,详细介绍流加发酵系统的最优化及赖氨酸流加发酵优化控制的实施.

稀土元素镧对Corynebacterium pekinense发酵赖氨酸的影响

[目的]研究稀土元素镧对北京棒杆菌(Corynebacterium pekinense)的生长及产物合成的影响。[方法]通过全因子试验设计,分析了在北京棒杆菌的发酵培养基中添加不同配比稀土元素镧对其赖氨酸产量的影响。[结果]低剂量的稀土元素镧可以促进北京棒杆菌生长并积累代谢产物赖氨酸,利用Matlab软件优化培养基中显著影响成分,得到稀土镧离子的最佳浓度为78 mg/L,葡萄糖为36 g/L,牛肉膏为4.5 g/L,蛋白胨为20 g/L。[结论]该研究初步确定了在北京棒杆菌培养中,La+的适宜添加量及该菌产生赖氨酸的最适培养基组成。

发酵生产S-腺苷-L-蛋氨酸培养条件的优化研究

考察了摇瓶发酵生产S-腺苷-L-蛋氨酸过程中碳源、氮源、无机盐和生长因子以及培养过程中补加L-蛋氨酸时间对S-腺苷-L-蛋氨酸的产量、含量及生物量的影响。并通过均匀实验设计对培养基配方进行优化,在30℃、180 r/m in的培养条件下,得到最后的培养基配方为:葡萄糖30g,酵母粉11g,(NH4)2SO412g,K2HPO4.3H2O 5g,KH2PO410g,MnSO4.H2O 0.09g,ZnSO4.7H2O 0.14g,MgC l20.5g,CaC l20.3g,CuSO40.005g,自来水定容至1L。摇瓶中优化后的S-腺苷-L-蛋氨酸产量可以达到0.9g/L,比优化前产量提高了30%。采用优化后的培养基和培养条件在5L发酵罐中间歇培养,24h后一次性补加24g/L葡萄糖和1.0g/L L-蛋氨酸,继续培养24h后产量可达2.66g/L,生物量23.4g/L。

透明颤菌血红蛋白基因对苏氨酸发酵生产的影响

将透明颤菌血红蛋白(VHb)基因转化至苏氨酸发酵基因工程株E.coli中,研究了导入VHb基因对苏氨酸发酵生产的影响。结果表明,改造后苏氨酸发酵菌对营养物质的利用效率增加。以不同碳源发酵时,摇床培养提高苏氨酸产量28.7%～55.4%,以不同氮源发酵时提高产酸7.4%～36.1%。导入VHb基因对菌体生长动力学的影响较小,但对苏氨酸产酸动力学曲线作用较显著。基因改造提高了菌株的生长与苏氨酸合成能力,并能缓解摇床转速较低时供氧对发酵的限制。

代谢工程在异亮氨酸发酵中的应用

本文论述了代谢工程的定义及研究进展,介绍了代谢工程的研究方法,并对其在异亮氨酸发酵中的应用进行了阐述。

赖氨酸发酵蛋白粉饲喂肉鸭的营养价值探讨

探讨赖氨酸发酵蛋白粉作为一种饲料原料的可能性,用含不同比例的赖氨酸发酵蛋白粉的饲粮饲喂12日龄的奥白星肉鸭。采用单因子完全随机分组设计,共设5个处理,分别饲喂含0、3、5、7和9的赖氨酸发酵蛋白粉的饲粮。结果表明,赖氨酸发酵蛋白粉3组在日增质量、采食量和料肉比方面都与对照组接近,二者没有差异,但在饲料成本和增质量饲料成本方面,3组有所下降。5、7和9组显著降低了肉鸭的生产性能,增加了饲料增质量成本,但5组改变的幅度最小。

L-赖氨酸发酵的研究钝齿棒状杆菌PI-3-2的L-赖氨酸发酵中间生产试验

1978年我们完成了北京棒状杆菌AS 1.563发酵生产L-赖氨酸研究的扩大试验。为进一步提高L-赖氨酸产率和糖原料的转化率,采用钝齿棒状杆菌(Corynebacterium crenatum)PI-3-2进行了L-赖氨酸发酵中间生产的研究,现报道如下。

赖氨酸发酵的培养基成分改进

盐酸豆饼水解液是造成赖氨酸发酵重现性不好的主要原因之一。试图用相对廉价稳定的蛋白胨作为氮源,替换盐酸豆饼水解液。通过对蛋白胨用量的考察,确定了去掉盐酸豆饼水解液后,种子培养基中加入1%的蛋白胨,发酵培养基中加入0.7%的蛋白胨,赖氨酸发酵单位比对照增加7%以上,从而保证学生实验结果的重现和稳定。

赖氨酸发酵蛋白粉的营养价值评定及其在生长肥育猪上的应用效果研究

本研究分为2个试验,试验1评定赖氨酸发酵蛋白粉在生长猪上的营养价值;试验2研究赖氨酸发酵蛋白粉等蛋白质替代豆粕对生长肥育猪生长、胴体性状和肉品质的影响。试验1:选用(25.0±1.1)kg杜×长×大三元杂交猪12头进行消化代谢试验,随机分为2组,每组6个重复,每个重复1头猪,分别饲喂无氮日粮和以赖氨酸发酵蛋白粉作为唯一蛋白质源的试验日粮,预试期4d,正试期4d。试验2:选用(41.7±3.9)kg杜×长×大三元杂交猪100头进行饲养试验,随机分为4组,每组5个重复,每个重复5头猪。Ⅰ组为对照组,饲喂基础日粮;Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组分别为饲喂赖氨酸发酵蛋白粉等蛋白质替代10%、25%、50%豆粕的试验日粮,体重达100kg左右结束。消化代谢试验结果表明:赖氨酸发酵蛋白粉消化能为12.85MJ·kg-1,代谢能为11.80MJ·kg-1。总氨基酸含量为47.38%,总氨基酸的回肠表观消化率、真消化率分别为66.95%和70.52%,赖氨酸和蛋氨酸的回肠表观消化率、真消化率分别为72.00%、75.14%和59.37%、64.52%。试验结果表明:与对照组相比,在生长期和全期,Ⅳ组平均日增重显著降低(P<0.05),料重比显著升高(P<0.05);在肥育期,Ⅳ组平均日采食量显著增加(P<0.05),料重比显著升高(P<0.05),生长期和肥育期,Ⅳ组氮消化率、氮生物学效价显著降低(P<0.05)。Ⅳ组背膘厚显著增加(P<0.05),眼肌面积和肌肉保水能力显著降低(P<0.05)。由此得出,与豆粕相比,赖氨酸发酵蛋白粉的粗蛋白质和脂肪含量较高,非蛋白氮比例大,氨基酸消化率低。蛋白质替代10%和25%豆粕对40～100kg的生长肥育猪生产性能、胴体性状和肉品质均无影响,可作为饲粮中的新型蛋白质原料。

赖氨酸发酵蛋白粉的营养价值评定及对肉鸡生产性能的影响

本试验旨在研究赖氨酸发酵蛋白粉等量替代豆粕蛋白质对肉鸡生产性能和氨基酸利用率的影响,选用正大科宝肉鸡1 400只,随机分为5个处理,每个处理7个重复,每个重复40只鸡。处理1为基础饲粮组(对照组),处理2(G2)和3(G3)分别在基础饲粮中添加赖氨酸发酵蛋白粉替代20%和40%的豆粕蛋白质,处理4(G4)和5(G5)分别在G2和G3基础上添加外源氨基酸与对照组各氨基酸含量相当。试验期分为1～21、22～42日龄2个阶段。44日龄从各处理每个重复中选取1只接近平均体重的鸡,用全收粪法测定饲粮蛋白质和氨基酸利用率。44日龄从对照组选14只体重相近的鸡,用TME法评定赖氨酸发酵蛋白粉的氨基酸表观利用率和真利用率。结果表明:(1)肉鸡平均体重和平均日采食量以G2和G4最高,G2和G4平均体重与对照组无显著差异(P>0.05),而日采食量与对照组、G3和G5差异显著(P<0.05),其中以G3最小,且与其他各处理差异极显著(P<0.01),各阶段料肉比以对照组最小,G3和G5较高,且与其余各处理差异极显著(P<0.01);(2)除回肠指数外,消化器官指数G3显著高于其他处理(P<0.05),G4胰腺指数最小,与对照组、G3和G5差异显著(P<0.05);(3)G3肠道pH极显著高于其余各处理(P<0.01),G2、G4和G5的pH亦极显著高于对照组(P<0.01);(4)对照组蛋白质利用率及各氨基酸利用率都较其他处理高,与G3和G5差异极显著(P<0.01);(5)赖氨酸发酵蛋白粉总氨基酸表观利用率和真利用率均低于60%,可利用氨基酸不超过30%。以上结果表明,赖氨酸发酵蛋白粉替代20%豆粕蛋白质是可行的,但替代40%时抑制肉鸡的生长,降低饲粮养分的消化利用率,添加外源氨基酸后得到明显改善;赖氨酸发酵蛋白粉各必需氨基酸和非必需氨基酸利用率均较低。

赖氨酸发酵过程监控系统的设计

针对赖氨酸生产厂家的设备现状和对赖氨酸发酵的生产要求,结合新仪器仪表,采用组态王开发设计了赖氨酸发酵过程监控系统,包括赖氨酸发酵数据显示系统和赖氨酸发酵过程上位机监控系统。实际应用表明:该监控系统能够对赖氨酸发酵过程重要参数实现实时监控和集中管理,且监控界面直观、形象,准确迅速地反映生产现场的真实情况,对于降低劳动强度,实现赖氨酸产量和质量的提高等都奠定了基础。

利用大肠杆菌全细胞催化赖氨酸发酵液生产1,5-戊二胺

1,5-戊二胺是一种具有生物活性的生物胺。赖氨酸脱羧酶可以催化L-赖氨酸生产1,5-戊二胺。为了减少生产成本,本文利用大肠杆菌AST1以赖氨酸发酵液作为底物进行全细胞催化生产1,5-戊二胺。研究转化p H、菌体浓度、转化温度、磷酸吡哆醛(PLP)添加量以及不同酸种类对转化的影响,并对菌体的重复利用性进行了研究。在最优条件下:p H6.8、转化温度37℃、PLP添加量0.1mmol/L、菌体浓度(DCW)2.5g/L,用乙酸来调节转化过程p H,可以转化含有赖氨酸123.8g/L的发酵液,得到含有86.18g/L戊二胺的转化液,转化率可达到99.61%。并且菌体在赖氨酸发酵液中重复利用5次的情况下转化率可以达到50%以上,重复利用性明显比在赖氨酸溶液中转化时强,这极大程度地节约了生产成本,为1,5-戊二胺连续工业化生产打下了基础。

AccQ.Tag内标法测定精氨酸发酵液中精氨酸含量

目的:建立Acc Q.Tag内标法测定精氨酸发酵液中精氨酸含量的高效液相色谱法。方法:选用Hypersil ODS色谱柱(4.6mm×150mm×4βm),流动相:乙腈-醋酸钠缓冲液-水经梯度洗脱(醋酸钠缓冲液p H=4.95);流速:2.2m L/min,进样体积:10βL,柱温37.0℃,检测波长:248nm,结果:线性方程Y=0.0144X+0.0135:,相关系数为0.9994,最低检测限:0.43ng/βL,回收率在98%-102%之间,RSD%为0.7%。结论:方法灵敏,结果准确可靠,可用于精氨酸发酵液含量测定。