The Simulation Experiment of Ethanol Separation from Fermentation Broth by Gas Stripping

The feasibility of ethanol separation from ethanol-water solution saturated with glucose by gas strippingis showil theoretically and experimentally. The effects of glucose on the saturated vapor pressure of ethanol, and thatof operating temperature and gas stripping flow rates, K/G, on Stripping result are discussed.

Study on Extraction of Biological Humic Acids from Fermented Furfural Residue

[Objective] This study was conducted to obtain the optimal process for the preparation of biological humic acids （BHAs） from fermented furfural residue by al- kali-dissolution and acidification. [Method] BHAs were extracted from fermented furfural residue by the alkali-dissolution and acidification method, to investigate the effects of solid-liquid ratio （mass ratio of fermented furfural residue to water）, alkali concentration, extraction temperature and extraction time on the extraction rate of BHAs by an orthogonal experiment, and then a solid BHA product was obtained by acidification of its extract followed by solid-liquid separation and oven-drying. [Result] The results showed that the optimal extracting conditions were as follows： solid-liquid ratio of 1：8, alkali concentration of 8% KOH, with extracting temperature at 70℃ and extracting time of 2.5 h in the alkali-dissolution step, and in the acidification step, the pH of the BHA mixture was 2.5. Under the optimal conditions, the content of solid BHAs was 76%, and the extraction rate of BHAs was 49%. [Conclusion] This study provides a theoretical basis for the separation and purification of BHAs from fermented furfural residue by the alkali dissolution and acidification method.

“发酵工程”课程“理论——仿真——实操”教学体系研究

“发酵工程”是生物制药专业开设的一门实践性较强的必修课程。发挥仿真实验教学的链接作用,“理论—仿真—实操”的教学体系实现了理论与实践的有机融合。教学成效分析显示,该教学体系增强了学生的学习兴趣,提高了学生对理论知识的理解能力和应用实践能力,促进了课程目标的达成。

“发酵工程”创新设计和自主参与式实验教学模式的探索

“发酵工程”是生物类专业的核心课程,在教学上,应注重对学生理论基础与实践应用能力的培养。本研究以“促使学生乐学好学”的创新教学理念指引,对“发酵工程”实验教学进行改革。通过开设自主设计实验项目,调整授课模式,将基础理论知识的学习与综合创新能力的培养有机结合,最大限度提升学生的主观能动性和树立创新协作精神,扭转传统实验教学模式的困境,提高“发酵工程”课程的实验教学质量。

酵母菌混合发酵乳清液及其乙醇发酵阶段工艺优化

选择马克斯克鲁维酵母CGMCC13907(以下简称马氏酵母CGMCC13907)和酿酒酵母AS2.119为混合发酵剂发酵乳清液制备乳清醋,并采用Plackett-Burman Design(PBD)和Box-Behnken Design(BBD)试验优化乙醇发酵阶段的工艺。结果表明:乙醇发酵阶段的最优工艺为马氏酵母CGMCC13907接种量4.0×10^(6) CFU/mL,酿酒酵母AS2.119接种量4.5×10^(6) CFU/mL,发酵时间151 h,发酵温度40.0℃,发酵pH值5.6,姜粉用量0.09 g/100 mL,在此条件下,发酵液中乙醇浓度可达8.70%vol,比优化前增加了56.2%。因此,选用马氏酵母CGMCC13907结合酿酒酵母AS2.119混合发酵乳清液,可有效解决乳清醋制作过程中的乳糖发酵难题,并获得较理想的乙醇浓度。

卵孢长根菇液体发酵培养基配方优化

以卵孢长根菇菌株H1为试材,以菌丝生物量为主要评价指标,在碳氮源单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman设计对影响卵孢长根菇液体发酵培养生物量的主效因素进行筛选,通过最陡爬坡试验及Box-Benhnken响应面法对卵孢长根菇液体发酵培养基成分进行优化,以期获取优良液体菌种,为工厂化大规模生产卵孢长根菇提供保障。结果表明,适合卵孢长根菇的最适碳源为玉米粉,最适氮源为豆粕粉。当摇床转速150 r/min、培养温度为25℃时,优化后卵孢长根菇液体发酵培养基成分为葡萄糖25.8 g/L、玉米粉26.0 g/L、KH_(2)PO_(4)1.0 g/L、豆粕粉1.5 g/L、酵母粉1.0 g/L、MgSO_(4)0.4 g/L、维生素B1(VB1)0.01 mg/L,其卵孢长根菇菌丝生物量可达23.2 g/L。与常规培养基对比,培养周期缩短3 d,菌丝活力更高。

液体发酵茯苓菌5.78培养条件及培养基优化

中国传统原药茯苓(Wolfiporia cocos)具有重要的药用价值,其主要活性成分为三萜类和多聚糖类。为了通过发酵菌丝实现工业化生产茯苓三萜类化合物,本研究采用单因素实验设计不同培养条件和培养基主要成分进行发酵培养,比较分析菌丝干重和总三萜含量,筛选液体发酵生产茯苓三萜的适宜培养条件和培养基。结果表明,碳源葡萄糖、氮源胰蛋白胨、无机盐CaCl_(2)、生物因子土壤浸出物,初始pH 5.5,接种量6%、装液量40 mL和培养11 d可以有效提高茯苓总三萜获得量。初步优化液体发酵培养条件和培养基组分可以为进一步优化茯苓发酵培养生产三萜类化合物提供实验基础。

“发酵工艺综合实验”的教学模式改革

结合现阶段“发酵工艺综合实验”教学,发现过程中存在学生主观能动性不高、实践中不熟悉工艺流程等问题,对现有教学模式提出建议,采用虚拟仿真、翻转课堂、工厂见习等教学方法,以期调动学生实验主观能动性,全方位培养学生,提升教学效果。

基于高产胞外粗多糖的白灵芝发酵茶培养基配方优化

为探究白灵芝在液体茶基质上分泌胞外粗多糖的最佳营养条件及其影响因素,本研究在单因素实验的基础上,通过正交试验和方差分析,优化了该菇在茶培养基上胞外粗多糖形成的营养条件,并采用相关性与通径分析,探究了其液体培养特性与胞外粗多糖分泌的关系。结果表明,在马铃薯50 g/L、葡萄糖40 g/L、红土3 g/L、普洱茶20 g/L、茶粉颗粒大小0.075 mm的茶培养基上,白灵芝的胞外粗多糖产量最高(1.49±0.33 g/L)且受各营养条件的影响顺序为葡萄糖>茶叶种类>红土>马铃薯>茶粉颗粒大小。此外,该菇胞外粗多糖的分泌受发酵液可溶性固形物、菌球数量的影响显著,其中前者对其间接影响最大,后者对其直接作用与综合作用最大。总之,茶培养基的营养条件(种类、浓度、颗粒大小等)与白灵芝的液体培养特性对其胞外粗多糖的分泌影响较大且存在交互作用,上述结果可为该菇多糖的提取及功能性食品的开发提供理论参考。

酸马奶变温发酵工艺优化及其品质分析

该研究以鲜马奶为原料制备酸马奶,以感官评分为响应值,在单因素试验基础上,通过响应面试验对酸马奶变温发酵工艺进行优化,并对酸马奶的品质进行分析。结果表明,酸马奶的最佳变温发酵工艺为接种量4%、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)MX6与马克思克鲁维酵母菌(Kluyveromyces marxianus)ML25接种比例1∶2、初发酵温度37℃、初发酵时间6 h,变温发酵时间30 h,总发酵时间相比主流发酵工艺缩短了12 h。在此最优工艺条件下,酸马奶的感官评分为92.8分、蛋白质含量为(1.75±0.04)g/100 g、脂肪含量为(1.42±0.11)g/100 g、酸度为(121.5±4.7)°T、酒精度为(1.4±0.26)%vol、瑞士乳杆菌MX6的活菌数为4.56×10^(9) CFU/mL、马克思克鲁维酵母菌ML25活菌数为3.27×10^(7) CFU/mL,均符合地方标准。从酸马奶中共检测出29种挥发性风味物质,其中酯类物质含量最高,是酸马奶中重要的风味物质。该研究结果缩短了传统酸马奶发酵时间,为其产业化生产提供了一定的理论基础。

红色诺卡氏菌高产菌的ARTP诱变选育与发酵条件优化

以红色诺卡氏菌(Nocardia rubra)FIM-PO8为出发菌株,采用常压室温等离子体(ARTP)技术进行诱变,经筛选获得遗传较稳定的Nocardia rubra高产菌株FIM-PO8-16,并通过单因素实验和正交实验优化了菌株FIM-PO8-16的发酵工艺。确定最佳发酵培养基组分为:酵母粉2.5%、葡萄糖2.5%、蛋白胨0.5%、糊精1.0%;最佳发酵条件为:种子液菌龄30 h、初始pH值7.2、接种量2.0%、装料量100 mL/500 mL、转速230 r·min^(-1)、发酵温度32℃。在此条件下,FIM-PO8-16菌体细胞浓度大幅提高,达到8.31%。

白原胶基因工程菌株 Xanthomonas campestris ΔrpfB ΔxanK发酵工艺优化

黄原胶是一种亲水杂多糖,广泛应用于食品、药品、化妆品等领域,但因其自身带有菌黄素而呈黄色,限制了其应用范围。野油菜黄单胞菌工程菌株Xanthomonas campestrisΔrpfB ΔxanK可以生产不含有菌黄素的黄原胶,命名为“白原胶”,具有极其广阔的市场应用前景,但其发酵培养条件亟待进一步优化。本研究通过单因素实验和正交实验对Xanthomonas campestrisΔrpfB ΔxanK菌株发酵培养基进行优化,以提升胶体产量,并用15 L机械搅拌发酵罐进行放大验证,对最终生产的胶体和市售黄原胶通过红外光谱进行比对验证。结果表明,最佳发酵培养基为玉米淀粉蔗糖(31,质量比)5%(质量分数,下同),蛋白胨0.2%,K_(2)HPO_(4)0.4%,CaCO_(3)0.5%,大豆0.3%,初始pH 8,接种量5%(体积分数),摇床转速220 r/min,发酵温度28℃,发酵时间72 h。摇瓶产量可以达到33.8 g/L。经15 L机械搅拌发酵罐扩大实验,前期通气量1 vvm,后期逐渐增大到2 vvm,前36 h转速250 r/min,后36 h转速400 r/min,发酵72 h最终产量为38.4 g/L。红外光谱分析显示,白原胶结构与市售黄原胶结构吻合,证明两者具有相同的结构。本研究为Xanthomonas campestrisΔrpfB ΔxanK菌株的工业化应用提供了科学合理的发酵策略,为白原胶进一步的工业应用提供参考。

国产雪茄茄芯烟叶工业发酵条件单因素优化研究

【目的】通过单因素实验和均匀设计探索不同发酵参数对雪茄品质的影响规律,确定不同产区雪茄烟叶适宜采用的工业发酵条件。【方法】通过单因素实验探索了温度、初始水分、相对湿度和发酵时间对不同品种雪茄烟叶(德雪1号、德雪3号、德雪7号、海南9A、楚雪14)原料品质的影响。以致香成分总含量为衡量指标,通过均匀设计确定了不同品种雪茄烟叶的最优组合发酵参数。【结果】(1)随着温度的升高,还原糖和总糖含量逐渐降低,致香成分含量呈先降低后升高趋势,植物碱含量呈先升高后降低的趋势。当温度为30℃时,致香成分含量最高(除楚雪14)。(2)随着初始水分的升高,还原糖、总糖含量呈下降趋势,致香成分含量呈先上升后下降趋势。当初始水分为30%~35%,致香成分总含量较高。(3)随着相对湿度的升高,植物碱含量逐渐降低,还原糖含量逐渐增加。当相对湿度为80%时,致香成分含量最高。(4)总氮和植物碱含量在发酵过程中逐渐降低,总糖、还原糖和致香成分总含量在发酵过程中呈先上升后下降的趋势。当发酵天数为21~28d时,致香成分含量最高。(5)均匀设计表明,德雪1号、德雪3号、德雪7号较适采用低温30℃低湿70%发酵37d,海南9A较适采用低温30℃低湿70%发酵22d,而楚雪14较适采用高温50℃低湿70%发酵21 d。【结论】温度、初始水分、相对湿度和发酵时间对国产雪茄烟叶品质具有显著影响。德雪系列原料采用低温发酵可在保留其香气丰富度的前提下,减少刺激性和杂气;海南9A原料采用低温发酵可以提升香气丰富度;楚雪14采用高温发酵可以提升成熟度,降低杂气和刺激性。

高产纤维素酶菌株选育及其产酶工艺的研究

为获取高产纤维素酶的菌株,本研究以潮湿纤维单胞菌(Cellulomonasuda)为研究对象,采用紫外诱变方式进行菌株突变,通过刚果红选择培养基筛选,以及测定纤维素酶活性后得到菌株W3,酶活高达37.6 U/mL,较初始菌株提升了49.4%。经传代十次后仍有较高酶活,结果说明该突变菌株遗传性状稳定且产纤维素酶能力强。对突变菌株进行单因素优化实验确定最优培养条件,后对关键因子通过正交实验确定最佳参数。最佳培养条件为:12.5 g/L蔗糖,2 g/L硝酸铵,2 g/L磷酸二氢钾,菌悬液接种量体积比3%,pH=6.0,发酵培养温度35℃。优化后酶活性达43.06 U/mL,极显著高于原始菌株(P=0.008 9<0.01),较最初菌株酶活性提高了78.7%。研究结果可为高效降解纤维素提供一定理论依据和应用价值。

黏细菌A96-1产埃博霉素B的鉴定及其发酵培养基优化

目的 筛选埃博霉素B产生菌,并优化发酵培养基,以提高发酵产量。方法 利用高效液相色谱法和薄层色谱法对次级代谢产物进行分析鉴定,从实验室保存的菌库中筛选出埃博霉素B产生菌,再通过单因素实验和正交试验优化发酵培养基成分。结果 获得1株产埃博霉素B的黏细菌A96-1,采用优化后的发酵培养基:马铃薯淀粉6 g/L,玉米浆干粉2 g/L,CaCl_22 g/L,MgSO_4·7H_2O 3 g/L,微量元素溶液1 mL/L,树脂添加量2%,埃博霉素B发酵产量为251.4 mg/L,较优化前提高了3.83倍。结论通过菌株筛选和优化的培养基大幅提高了埃博霉素B的产量,为今后其资源开发利用及产业化提供参考。

马铃薯发酵酒发酵工艺优化及其香气成分分析

马铃薯是我国主要的粮食作物之一,为促进马铃薯产业发展,提高其种植经济效益。以马铃薯为主要原料,料液比、α-淀粉酶用量、酒曲添加量、发酵温度、发酵时间为单因素,在此基础上进行正交试验优化工艺,用感官评价分析优化马铃薯发酵酒的最佳工艺,采用气相色谱-质谱技术(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对发酵酒进行香气成分检测。马铃薯发酵酒最佳工艺条件为料液比1∶5(g∶mL),α-淀粉酶添加量0.7%,酒曲添加量0.7%,发酵温度30℃,发酵时间48 h,此时感官评分最高为84.9分。利用GC-MS技术对香气成分分析检测出6类29种物质,主要包括3种有机酸、11种酯类、1种酚类、8种醇类、5种烃类、1种呋喃类。其中,乙酸乙酯、乙醇、辛酸辛酯、异辛酸、苯乙醇、丁二酸二乙酯、异戊醇相对含量较高,是马铃薯发酵酒挥发性物质的主要成分。得到马铃薯发酵酒的最佳工艺条件,运用GC-MS技术进行香气成分分析,为马铃薯发酵酒的开发利用提供理论依据。

发酵与酶工程实验教学模式的改革与实践

发酵与酶工程是生物工程、生物技术和食品工程等专业实践性强的一门专业课程,该课程与实际生产联系紧密。为了增强理论课程的教学效果,适应应用性人才培养的需要,我们从实验设计、方案制定、方案实施和考核体系等方面,对发酵与酶工程课程实验教学方法进行了探索和总结。综合性、设计性实验教学方法可促进学生的专业学习,提高学生的动手能力和科研创新能力,是值得推广的教学新模式。

党参酒发酵工艺优化及成分表征

目的:优化党参酒发酵工艺,通过超高效液相色谱法(UHPLC)指纹图谱及其中刺五加苷B、党参炔苷的含量对党参发酵酒进行综合表征。方法:以乙醇体积分数(酒精度)、残糖质量浓度、感官评价为考察指标,通过单因素试验及正交试验优化党参发酵工艺条件。建立UHPLC指纹图谱,测定刺五加苷B、党参炔苷的含量。结果:最佳发酵工艺条件为党参添加量5%、初始糖质量分数22%、酵母添加量0.4%、主发酵温度25℃、主发酵时间3 d、后发酵时间11 d。发酵14 d后,酒精度可达8%vol,残糖质量浓度6.5 mg·mL^(-1),酒体澄清、淡黄色、淡淡党参香气。12批党参发酵酒指纹图谱相似度均大于0.992,各批发酵酒指纹图谱无明显差异。党参发酵酒中刺五加苷B、党参炔苷含量与党参水煎液中基本一致。结论:建立的UHPLC指纹图谱及成分含量测定方法操作简单、准确,优选的党参酒发酵工艺简便、稳定可行,获得的党参发酵酒均匀一致、口味柔和,可规范党参酒的发酵工艺,为其工业化生产提供参考。

枯草芽孢杆菌发酵薏仁米糠制备多肽条件优化及其体外抗氧化活性研究

以薏仁米糠为原料,通过枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)发酵生产薏仁米糠多肽,以水解度为评价指标,通过单因素试验及正交试验对其发酵条件进行优化,并对薏仁米糠多肽的体外抗氧化活性进行研究。结果表明,薏仁米糠的最佳发酵条件为:发酵时间24 h,接种量7%、发酵温度39℃、初始pH 7.0。在此优化条件下,水解度可达21.33%。采用最优条件所得薏仁米糠多肽对二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基、羟基自由基、2,2’-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)自由基以及超氧阴离子自由基的半抑制浓度(IC50)值分别为7.23 mg/mL、4.47 mg/mL、3.45 mg/mL及7.33 mg/mL,表明通过微生物发酵制备的薏仁米糠多肽具有较好的体外抗氧化活性。

鱼源枯草芽孢杆菌J5发酵棉粕条件优化

为了探究鱼源枯草芽孢杆菌J5在不同发酵条件下对棉粕中抗营养因子去除效果和棉粕营养组分影响,以鱼源枯草芽孢杆菌J5为发酵菌种,依据温度、湿度、接种量和发酵时间设计4因素3水平正交试验L9(3^(4))。结果表明,温度30℃,湿度60%,接种量5%,发酵4 d,游离棉酚脱毒率最高达94.8%,植酸含量显著下降,同时发酵后棉粕中粗蛋白含量显著上升。以游离棉酚、植酸、粗蛋白主效应分析结果得到的3组发酵条件发酵后,与未发酵组相比发酵棉粕中氨基酸含量和组成均优于其他组别。因此,鱼源枯草芽孢杆菌J5对棉粕最适发酵条件为温度30℃、湿度60%、接种量5%、发酵时间4 d。