Kitasatospora sp. MY5-36菌株补料重复发酵生产ε-聚赖氨酸

以Kitasatospora sp. MY5-36菌株为研究对象,首次采用带补料的重复发酵工艺发酵生产ε-聚赖氨酸(ε-PL),并对工艺参数进行初步研究.在摇瓶上对重复发酵ε-PL的可行性及稳定性进行了验证,并在5L发酵罐上初步构建了带补料的重复发酵ε-PL工艺.研究结果表明,重复发酵过程中最佳留种量为10%().通过对间歇补料、变速补料2种补料方式的考察,确定当残糖浓度下降至10g/L时,采用变速补料并控制残糖浓度在10g/L时能较好地进行带补料的重复发酵生产ε-PL.经5批次发酵后发酵体系仍具有较高的ε-PL生产能力,ε-PL批次平均终浓度为20g/L,生产强度达到0.159g/(L·h).

果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定地协同制备乳酸和短链脂肪酸是中链脂肪酸合成的关键步骤。该研究考察了果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的可行性,研究了不同置换率和进料浓度对果蔬垃圾重复批次发酵产酸特性的影响。结果表明,调控重复批次发酵的置换率和进料浓度是提高生产率、改善乳酸/SCFAs比例的有效方法。综合考虑酸化产物的生产率、乳酸/SCFAs和碳源浓度,在70%置换率和8%进料总固体TS(total solid)浓度条件下获得的酸化产物相对更有利于MCFAs的合成。此时,酸化产物生产率达到(5.25±0.25)g/(L·d),乳酸/SCFAs的碳摩尔比例达到5±0.3,碳源浓度达到(985±29)mmol/L。微生物群落分析显示,乳酸菌,如Lactobacillus和Enterococcus作为优势菌可通过异型乳酸发酵协同制备乳酸和SCFAs。研究结果可为果蔬垃圾的高值化利用提供参考。

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%。

无载体固定化米根霉重复间歇发酵生产L-乳酸

通过研究影响米根霉菌丝体形态的培养基因素,初步构建了无载体固定化米根霉重复间歇发酵生产L-乳酸的工艺条件。研究结果表明,首批次发酵培养基采用120 g/L葡萄糖,3 g/L硝酸铵,K+和Na+浓度比为1:1,发酵72 h后,米根霉菌体形态为均匀的菌丝体小球,直径为1.0 mm^2.0 mm,此时L-乳酸产量可达100.8 g/L,葡萄糖转化率为84%。在此基础上,利用米根霉菌丝体小球重复间歇发酵16批次,每批次发酵24 h,此时葡萄糖转化率均高于75%,L-乳酸产量保持在60.0 g/L以上,米根霉菌丝体小球形态保持稳定。

米根霉不同菌丝体形态对重复间歇发酵生产L-乳酸的影响

研究米根霉在3L发酵罐重复间歇发酵过程中,菌体形态对发酵强度的影响。结果表明:絮状米根霉首批发酵产L-乳酸为105.8g/L,葡萄糖转化率88.12%,球状米根霉产L-乳酸105.0g/L,葡萄糖转化率87.50%;在重复间歇发酵过程中,球状米根霉前6批产L-乳酸均保持在80.00g/L以上,第7批产L-乳酸78.60g/L,葡萄糖转化率均高于87.33%,产酸效率最高可达到4.26g/(L·h),而絮状米根霉前4批产L-乳酸可保持在80.00g/L以上,第5批产L-乳酸78.30g/L,第6批产L-乳酸77.40g/L,第7批产L-乳酸70.20g/L,产酸效率最高可达4.07g/(L·h)。研究数据显示,球状米根霉更适于重复间歇发酵生产L-乳酸。

转盘反应器固定根霉重复批次发酵生产脂肪酶

Production of lipase by Rhizopus arrhizus was studied in a rotating biological contactor(RBC)with polyurethane foam(PUF),as a porous biomass support,attached on both sides of the RBC disks.The effects of aeration rate,rotating rate of discs,volume of broth and the number of discs on the lipase activity were studied in the 6 L RBC,and the optimum fermentation condition was as follows:4 L·min-1 aeration rate,100 r·min-1 rotating rate,3.5 L medium with three discs in 6 L RBC.Repeated batch fermentation by immobilized mycelium was tested and it was found that immobilized cells showed high stability for repeated use.Five repeated batches could be carried out in 6 L RBC and the lipase productivity increased from 3125 U·h-1 in batch fermentation to 9512 U·h-1 in repeated batch fermentation,which was 3 times as high as that in batch fermentation.

絮凝酵母高浓度重复批次乙醇发酵过程中絮凝性能衰退机理的研究

前期有关高浓度乙醇重复批次发酵的研究工作中发现,随着发酵批次的增多,SPSC01菌株的絮凝特性出现退化的现象,导致发酵时间延长,细胞沉降速率变慢,发酵系统变得不稳定。对影响SPSC01絮凝性能的因素进行了研究,并评估了这些因素对絮凝退化的影响程度。实验表明,细胞表面疏水性、乙醇浓度、细胞线粒体功能的改变,这些理化因素的影响均不足以导致酵母絮凝性能下降。而在重复批次发酵结束时SPSC01的絮凝基因FLO1的转录水平较发酵初始阶段下降了76.9%,这一改变是导致絮凝性能衰退的真正原因。研究亦发现,絮凝性能衰退的SPSC01菌体经过重新摇瓶培养后,可恢复较好的絮凝特性,表明重复批次发酵过程乙醇浓度及其变化速率对FLO1的转录有负面影响。据此依据,对高浓度重复批次发酵实验进行了优化,在每批次发酵终点泵出一部分酵母菌悬液以维持生物量在适当浓度,通过降低发酵速率来刺激酵母增殖,以维持絮凝性能。在这一操作下,发酵生产强度降低至3.9g/(L·h),每批次发酵时间控制在24h左右,菌体的絮凝特性及沉降性能在12批次后趋于稳定,并持续稳定地进行了后续13个批次的发酵。

半纤维素蒸汽爆破水解物抽提及其发酵生产单细胞蛋白工艺

对蒸汽爆碎麦草中的半纤维素水解物抽提进行了研究，半纤维素水解物抽提液糖浓度达到87．6g／L，水抽提液中90％为木糖．利用半纤维素水解物抽提液，在2L全自动机械搅拌发酵罐中进行重复补料发酵实验，菌体干重达45g／L，生产率为4．4g／（L·h），并在2L全自动发酵罐中进行了高密度发酵－薄膜浓缩－直接喷雾干燥工艺探索．

固定化根霉发酵生产脂肪酶

以聚氨酯为少根根霉固定化载体 ,对固定化后的细胞连续重复批次发酵进行了研究。优化了重复批次发酵培养基组成。在取代发酵液 40mL ,取代培养基组成为全脂豆粉 3 % ,花生油 0 5%条件下 ,固定化菌体摇瓶实验可连续使用 14 0h ,重复 9批次。酶的时空产率提高 6倍。 5L发酵罐小试固定化菌体可连续发酵 6批次。固定化细胞连续发酵 ,大大缩短了发酵的时间 。

卧式生物反应器固定化少根根霉发酵生产脂肪酶

以聚氨酯为固定化载体,采用6 L卧式生物反应器进行少根根霉脂肪酶的发酵研究。考察了固定化面积、通气量、转速、装液量等参数对脂肪酶生产的影响,确定了最佳的发酵条件为:聚氨酯固定床为载体,通气量5 L/min、转速40 r/min、装液量3.5 L。在此条件下,研究了分批发酵代谢规律,获得了最高脂肪酶酶活95 U/mL,单位时间产率2021 U/(h·L)。重复批次发酵,重复3批次,获得平均酶活95 U/mL,最高酶活可达110 LU/mL,单位时间产率3476 U/(h·L),是批次反应的1.72倍。试验证明以聚氨酯固定床为载体的少根根霉菌体具有良好的重复使用率。

提高先导化合物活性重现性试验

针对先导化合物筛选中出现的重复发酵活性重现性不稳定的问题,研究了筛选流程中菌种保藏时间对活性重现的影响,使用不同批次的重复发酵样品对3个杀虫活性筛选靶标和4个除草活性筛选靶标进行了试验。结果表明,使用保藏时间超过一年的菌种进行复筛,60%左右初筛样品失去原来的活性;而使用保藏时间在半年左右的菌种进行复筛,只有40%左右的菌株失去活性。根据这一结果,调整了筛选流程中重复发酵的间隔时间,变集中进行重复发酵为分散同步发酵,根据初筛结果同步进行的重复发酵,81.56%菌株的初筛活性可以重现,大大提高了备选化合物的检出效率。