苏芸金杆菌代谢特性研究

采用12L玻璃发酵罐,测定了苏芸金杆菌(Bacillus thuringiensis, B. t)发酵过程中的菌体浓度、总糖、还原糖、氨基氮、溶磷、溶氧、铵离子、核酸、ATP、pH、蛋白酶及粘度等参数。获得了B.t生长过程的代谢曲线,从中分析了各参数变化间的相互关系。这对于控制B.t发酵过程及提高发酵水平具有一定指导意义。     

生物过程尾气质谱仪在乳酸发酵工艺控制中的应用

将生物过程尾气分析质谱仪及相应的Biostar处理软件成功应用于乳酸发酵过程中,通过实时监测发酵过程中不同阶段和不同发酵条件下菌体生理代谢参数的动态变化,并对其进行多参数相关分析,阐明了发酵过程中杂质组成的合成代谢过程;利用尾气分析质谱仪进行微耗氧发酵过程供氧水平的精确控制,当菌体的摄氧率控制在0.70mmol/(L.h)时,凝结芽孢杆菌乳酸的最佳合成速率能达到2.78g/(L.h);同时在以玉米淀粉水解糖液为基质的乳酸发酵过程中,通过对菌体生理代谢参数变化与残糖的消耗和副产物生成过程进行相关分析,建立了根据生理参数的变化进行发酵过程终点快速判定方法,实现了L-乳酸发酵产量和质量的在线控制策略。     

红霉素发酵过程前期参数相关分析及调控

对红霉素发酵过程前期调控策略进行了研究,从宏观代谢流的变化着手,对表征细胞代谢特征的参数进行了相关分析,对发酵前期的摄氧率(OUR)、二氧化碳释放率(CER)及呼吸商(RQ)相关变化及红霉素发酵前期CER与pH的变化进行了分析,确定了合适的调控方式,在工业规模发酵罐上通过控制发酵过程前期补糖速率等措施,使发酵平均水平从原来的4500u／mL提高到了6000u／mL。     

生物传感器对柠檬酸发酵过程中生化参数的快速测定

应用发酵过程控制专用生物传感器总糖、还原糖和柠檬酸测定仪实现了对柠檬酸发酵过程中的关键生化参数总糖、还原糖及柠檬酸含量的快速测定,为柠檬酸发酵过程的优化控制提供了关键生化参数分析手段。     

丙三醇对螺旋霉素生物合成过程的影响

在螺旋霉素链霉菌发酵过程中,添加丙三醇有助于螺旋霉素的合成。在摇瓶实验中,于发酵开始时添加丙三醇(φ=0.000 8)效价提高约20%~30%。在50 L发酵罐上进行放大实验,不仅成功地验证了丙三醇的促进作用,还通过测定发酵液中多种相关有机酸含量、菌浓、总糖和NH2-N浓度等参数,初步分析了丙三醇的作用机理,即丙三醇主要增加了EMP途径和TCA循环的代谢流,在发酵初期可能有助于激活菌体,促进细胞的初级代谢,从而在一定程度上提高了螺旋霉素的生产速率和产量。     

刺糖菌素发酵工艺条件研究

刺糖菌素是由多刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)产生的次级代谢产物,是一种具有触杀及摄食毒性的广谱杀虫剂.通过单因素实验和正交实验对菌株Saccharopolyspora spinosa CT205发酵产刺糖菌素的发酵条件进行了优化.结果表明:该菌产刺糖菌素的发酵培养基添加可溶性淀粉、黄豆饼粉、Na2B4O7和CoCl2可提高刺糖菌素的发酵单位,且得出发酵培养基的初始pH、摇瓶装量和接种量分别以7.0,30 mL/250 mL和10%为最佳.正交实验分析得到最优的发酵培养基为葡萄糖3.0%、可溶性淀粉3.0%、棉籽粉1.0%、黄豆饼粉1.0%、CoCl20.1 mg/L、NaB4 O7 0.1 mg/L.优化之后刺糖菌素的发酵单位达到了90.21μg/mL,比优化前提高了78.5%.     

亚硫酸盐废液戊糖,己糖同步酒精发酵的调控

休哈塔假丝酵母Ｒ（ＣａｎｄｉｄａｓｈｅｈａｔａｅＲ）用于亚硫酸盐制浆废液戊糖、己糖同步酒精发酵时，发酵液ｐＨ值呈规律性变化。引起ｐＨ值变化的原因是发酵过程中酸性非糖还原物被代谢及废液中存在醋酸。废液中已糖对戊糖代谢的抑制可通过调节空气量来解决。还研究了亚硫酸盐制浆废液适宜的发酵条件，在发酵初始ｐＨ５．０～５．５，温度３８±１℃，溶解氧浓度０．９～１．０ｍｇ·Ｌ￣－１的条件下对固形物为１９．９４％的亚硫酸盐制浆废液发酵３４ｈ，废液中戊糖、己糖能同步被酵母利用，糖的利用率为８９．９％，平均每克糖产酒精０．４０ｇ，是理论得率的８３．１％。     

苹果酸生物炼制研究进展

苹果酸作为最重要的四碳二元羧酸,广泛应用于食品、化工及医药等领域,利用生物炼制手段转化可再生糖制备苹果酸具有重要意义。介绍和总结了苹果酸生物炼制流程,即发酵原料经接种菌种后,分析其主要代谢途径,寻找产苹果酸的关键酶,确定苹果酸代谢改善策略,从而通过控制关键酶和关键因子的合成或代谢优化发酵工艺,提高苹果酸产量；在进行技术总结的同时,统筹分析了转化生物体的内部代谢与外在条件之间的关联,进而提出苹果酸生物转化研究的发展趋势:重点利用同步糖化发酵提高转化效率,改善细胞耐受性与适应性,并通过提高菌株的五和六碳共发酵、碳化固定及控制能量平衡能力来提升苹果酸产量。     

发酵监控系统上位计算机软件编程研究

提出了利用上位机参与实时控制,综合分析在线参数、离线参数和间接参数,辅助发酵过程工艺研究和优化控制,并给出了上位机软件包的部分源程序及框图。该软件包对发酵工艺人员进一步了解菌种的遗传特性、细胞代谢调节和反应器工程特性方面有较大帮助。     

甘蔗糖蜜促进类球红细菌辅酶Q10的糖转化效率

考察了甘蔗糖蜜对类球红细菌发酵生产辅酶Q₁₀生物合成的影响,优化得到最佳的甘蔗糖蜜添加工艺,提升了糖转化率,大幅度降低了生产成本。不同碳源底物对辅酶Q₁₀产物合成有较大的影响,其中葡萄糖为最适碳源,利于类球红细菌菌体的生长和辅酶Q₁₀的合成。通过正交试验对辅酶Q₁₀发酵培养基进行了优化,当甘蔗糖蜜质量浓度为20 g/L、葡萄糖质量浓度为30 g/L、KH₂PO₄质量浓度为1 g/L时,对类球红细菌生长和辅酶Q₁₀合成均有利,且辅酶Q₁₀发酵效价达到了380.1 mg/L,糖转化率12.71 mg/g。在30 L发酵罐上进行发酵放大,结果辅酶Q₁₀产量最高达到3 311 mg/L,较对照组提高了15.4%,糖转化率提高了13.9%,这些发酵过程的生理参数进一步验证了甘蔗糖蜜有利于菌体代谢活力的维持以及辅酶Q₁₀的合成。     

基于参数相关分析的头孢菌素C发酵过程溶氧调控策略

运用多参数检测的生物反应器及其相关计算机软、硬件技术,对头孢菌素C发酵过程中表征细胞代谢的宏观代谢特征参数进行了检测与相关性分析,表明发酵前期菌体形态分化有利于增加溶氧,膨大、断裂菌丝的形成能够启动头孢菌素C合成;发酵中期添加豆油为菌体提供碳源、同时兼作消泡剂,发酵后期添加豆油仅起消泡剂作用。在以上分析的基础上从过程理论上提出了头孢菌素C发酵中溶氧控制的策略。     

pH对固定化运动发酵单胞菌乙醇产量及动力学参数的影响

ｐＨ是影响固定化运动发酵单胞菌生产乙醇的因素之一。本文研究了在ｐＨ５～８范围内,固定化运动发酵单胞菌其生物量、残糖、乙醇产量等指标的变化,并计算了在稳定状态下的各种动力学参数。     

阿维菌素发酵过程参数相关特性研究及过程优化

微生物发酵是一个复杂的生物过程,通过对阿维菌素发酵过程中反映菌体代谢的在线参数,如OUR、CER、RQ、DO、pH以及离线参数的相关性分析,根据分析结果对发酵过程工艺进行优化,提出在发酵后期根据RQ确定碳源补加时机、根据过程pH确定碳源补加速率,使阿维菌素的发酵单位从国内平均水平3.8 g/L提高到了5.05 g/L。     

精炼糖废蜜连续发酵生产酵母的研究

研究了以精炼糖废蜜为原料，采用连续多级发酵制作酵母的工艺过程，确定出适用进糖浓度与最佳稀释率等工艺参数     

宇宙飞船搭载阿维链霉菌分离株N-5-6的代谢规律

通过在30 L自控发酵罐上对经航天育种后的阿维链霉菌菌株N-5-6的发酵过程进行研究,结合发酵过程中pH值、溶氧、残氮和残糖质量浓度、总效价等参数以及菌体形态的变化,分析了发酵基本特征,并确定184 h为最佳放罐时间,为进一步发酵条件优化和发酵控制研究奠定了基础.     

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0.000 1,相关系数R²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。     

夫西地酸产生菌菌落形态与代谢特征的研究

通过对梭链孢脂球菌SIPI—A．3201进行紫外诱变处理,挑选出3种比较典型的单菌落．摇瓶发酵考察它们的生长代谢特性,检测茵体浓度、糖氮代谢、pH变化以及夫西地酸生物合成量等几项指标．并且对菌株Ⅰ和菌株Ⅲ发酵过程中的菌丝形态变化进行了研究．结果表明：与菌株Ⅰ和菌株Ⅱ相比,菌株Ⅲ草帽型的单菌落产抗水平最高,达到了约480×10-6g／mL．     

“华优”猕猴桃果酒加工工艺研究

通过探究猕猴桃最优榨汁工艺和猕猴桃酒最优二次发酵工艺,以获得最佳的猕猴桃果酒加工工艺。以"华优"猕猴桃作为原料,通过单因素优化、响应曲面优化、感官评价等技术手段,优化确定猕猴桃榨汁过程中果胶酶添加量、酶解温度和酶解时间等参数,以及猕猴桃酒二次发酵过程中的补糖种类、酵母种类及发酵温度等参数。最优猕猴桃榨汁酶解条件:HC果胶酶0.16g/kg、酶解温度36.8℃、酶解时间8h,此时猕猴桃出汁率最高,为81.81%;最优猕猴桃榨酒二次发酵条件:选用苹果浓缩汁进行补糖,用香槟酵母18℃下进行二次发酵,此时所得感官评定分数最高,为84.5。     

D-果糖对鲁氏酵母菌生理特性及转录组学的影响

为揭示D-果糖调控对鲁氏酵母菌代谢的影响,研究了鲁氏酵母菌响应D-果糖的生理特性和转录组学结果变化。结果表明,D-果糖的添加显著提升了鲁氏酵母菌细胞生长,降低了发酵液pH值。转录组数据分析表明:与对照组相比较,鲁氏酵母菌经D-果糖调控后,发酵3d时酵母菌的差异基因为7469个,5d时为4611个,7d时为8611个。GO富集分析发现:D-果糖调控下的鲁氏酵母菌发酵3d时,其分子功能差异基因比对照组显著增加;发酵5d时,细胞组分差异基因显著增多;发酵7d时,生物过程差异基因显著增多。KEGG pathway结果表明,D-果糖调控下,果糖代谢及其他次生代谢和氨基酸代谢等多种与鲁氏酵母菌代谢密切相关的途径差异显著。LC-MS/MS分析表明:D-果糖调控后的鲁氏酵母菌在发酵进行到3d时产生的酸类物质增多;发酵至5d时,其酮类和酯类等主要香气物质高于对照组,呋喃酮含量是对照组的7.5倍;发酵至7d时,代谢物之间差距减少。本研究旨在对糖调控下鲁氏酵母菌的生理特性变化及产香的分子机制提供理论依据。     

发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究

回顾了发酵过程优化与放大所依据的基本思想和方法,认为采用以动力学为基础的最佳工艺控制点为依据的静态操作方法,实质上只是化学工程宏观动力学概念在发酵工程上的延伸,往往忽视细胞代谢流的存在。以细胞代谢流的分析与控制为核心的生物反应工程学的观点,通过实验研究,提出了基于参数相关的发酵过程多水平问题研究的优化技术和发酵过程多参数调整的放大技术。随着过程传感技术和计算机技术的发展,设计了一种定型为FUS50L（A）的新概念生物反应器。这种新型生物反应器是以物料流检测为手段,过程优化与放大为目标,成功地应用在青霉素、红霉素、金霉素、肌苷、鸟苷发酵和Pichia酵母表达系统的基因工程人血清白蛋白（rhSA）、疟疾疫苗等高密度高表达培养,大幅度提高发酵水平,并直接放大到几百升,甚至100 m3以上生产规模发酵罐。