丙酮丁醇梭菌复合诱变及发酵废弃物原料产生物丁醇的研究

[目的]通过废弃资源的再利用研究可替代的新型生物燃料——丁醇的发酵培养基。[方法]对菌株Clostridium acetobutylicum CGMCC 1.0134进行紫外诱变和磁场与Fe~(2+)共同诱变,获得1株丁醇产量高和稳定性好的优良突变株Clostridium acetobutylicum UM-80,采用不同的废弃原料考察该突变菌株的发酵性能,并筛选出合适的性价比高的培养基。[结果]突变株UM-80发酵产丁醇和总溶剂(丙酮、丁醇、乙醇)分别为9.04、17.95 g/L,较原始菌株分别提高了5.12%、4.12%。单独的蕨根是较好的丁醇发酵原料,当蕨根醪质量分数为15%时发酵液中丁醇浓度最高为5.50 g/L。当高山被孢霉与蕨根共同发酵时发酵液中丁醇最高产量为6.50 g/L。[结论]蕨根与高山被孢霉的复合培养基是较好的生物丁醇发酵培养基。     

同化玉米芯酸解液为丁醇

[目的]探究用于丙酮丁醇发酵的玉米芯酸解液的制备方法,寻找培养基组分的较佳组合。[方法]以产物丁醇浓度为指标,比较4种不同玉米芯酸解液制备方法。[结果]稀硫酸处理玉米芯后,用Ca（OH）2调节pH,经XAD-4树脂、活性炭处理,可得到13.71 g/L丁醇;利用薄层层析法分析酸解液中主要还原糖是葡萄糖和木糖,经发酵分析可为Clostridium acetobutylicum ATCC824相同利用;经单因素分析,培养基组分较佳组合为：100%玉米芯水解液中,需加入2 g/L的FeSO4,30 g/L的黄豆饼粉,得到丁醇的最高浓度为19.2 g/L。[结论]玉米芯酸解液可用于丁醇发酵,但需去除有毒物。     

丁醇发酵细菌的快速筛选研究

根据丙酮-丁醇细菌能产生耐高温芽孢,发酵过程中前期产酸、后期还原产生溶剂的生理代谢特点,建立一种简便高效的筛选方法.该方法先以热处理富集芽孢,再通过溴甲酚绿平板鉴别产酸能力和美蓝褪色判断还原能力,筛选到1株丁醇产量较高的菌株sat3,经发酵检测丁醇产量,达8.32 g/L.     

葛渣水解残渣为拜氏梭菌ART25吸附载体发酵生产丁醇的研究

【目的】探究固定化吸附环境对以葛渣水解液为原料进行丙酮丁醇发酵的影响。【方法】以经预处理的葛渣水解残渣为固定化吸附载体，研究不同载体添加量对以葛渣水解液为原料发酵生产丁醇的影响，同时从吸附环境下细胞活性、氧化还原电位及丁醇代谢途径关键酶活等角度探究添加固定化吸附载体（葛渣水解残渣）提高溶剂产量的内在机理。【结果】当载体添加量为10.0 g/L时，丁醇和总溶剂的产量最高，具体分别达到（9.92±0.05）g/L和（15.79±0.12）g/L，与对照组相比分别提高了13.29%和25.96%。在探究吸附环境影响丁醇合成的生理机制时发现，最佳吸附环境下的乙酸激酶、丁酸激酶、乙醇脱氢酶和丁醇脱氢酶的活性与对照组相比分别提高了33.90%、27.40%、14.53%和38.53%，表明吸附环境可提高丁醇代谢途径中关键酶酶活，从而提高溶剂产量。【结论】葛渣水解残渣可作为丁醇发酵过程固定化吸附载体，吸附环境可为细胞提供适宜生长环境及增强丁醇代谢途径中关键酶酶活，从而提高溶剂产量。     

高产谷胱甘肽酵母菌株的筛选和抗乙硫氨酸突变株的选育

[目的]选育高产谷胱甘肽的酵母菌株。[方法]通过紫外线进行诱变处理,运用推理育种技术获得抗乙硫氨酸突变株。[结果]从土壤中筛选出一株高产GSH的菌株HSJB1,其摇瓶发酵生物量为3.87 g/L,GSH产量为91.87 mg/L。依据菌株的细胞形态特征及生理生化特征,初步鉴定其为Saccharomyces cerevisiae。通过紫外线对出发菌株HSJB1进行诱变处理,获得一株抗乙硫氨酸突变株YBS77,该突变株经摇瓶发酵,生物量达7.60 g/L,GSH产量为211.96 mg/L。[结论]通过选育获得的突变株生物量比出发菌株提高了96.38%,GSH产量提高了130.72%,表明该育种方法可行。     

玉米秸秆预处理后的酶水解及丁醇发酵

[目的]寻求玉米秸秆预处理后的最佳酶解工艺条件。[方法]采用碱浸泡法和氨水浸泡法对玉米秸秆进行预处理,考察预处理方法以及温度、酶用量、pH值、底物浓度等因素对玉米秸秆酶水解的影响,得出最佳酶解条件,并利用最佳条件下的水解液进行丁醇发酵。[结果]碱法预处理玉米秸秆能有效地提高酶的水解效率。玉米秸秆经过预处理后的最佳酶水解工艺条件为：pH值4．5～5．0,温度50℃,底物浓度3．33％,酶用量950U／g秸秆。利用秸秆水解液进行丁醇发酵后,溶剂（丁醇、丙酮、乙醇）的产率比值为10．O：1．5：1．0,与传统发酵（6：3：1）相比,提高了丁醇所占的比值。[结论]该研究为以木质纤维素为原料进行新能源的开发和利用验提供试验依据。     

一种新型丁醇产生菌的鉴定及发酵条件初探

[目的]对一株新型丁醇产生菌进行鉴定,并研究其发酵条件。[方法]通过富集培养、分离筛选纯化微生物菌株,利用气相色谱仪检测分离菌株的丁醇产量,并利用形态学观察、生理生化分析及16S rDNA分子鉴定确定分离菌株的种类。[结果]试验得到一株高产丁醇菌HIT1,其发酵时适宜的葡萄糖浓度为25 g/L,适宜的发酵初始pH为6.5,且与酵母粉相比,其能更好地利用蛋白胨作为氮源;试验确定HIT1为多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)。[结论]该研究在一定程度上拓宽了产丁醇菌种的资源库,为综合开发利用生物丁醇奠定了菌种多样性基础。     

红曲菌GABA高产菌株的筛选及培养基的研究

[目的]筛选出高产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的红曲菌菌株,并研究其最佳发酵条件。[方法]通过液态发酵,从实验室保藏的23株红曲菌菌株中筛选出GABA产量较高的菌株,研究不同碳源、氮源及Ca2+、Mn2+、乙醇等其他添加成分对其产GABA的影响,并利用正交试验优化发酵培养基的组成。[结果]筛选出GABA产量较高的菌株M-4,发现葡萄糖和谷氨酸单钠盐有利于GABA的产生,且当培养基组成为大米粉3%、葡萄糖4%、谷氨酸单钠盐2%、KH2PO40.15%、MgSO4.7H2O 0.10%时,M-4的GABA产量达474 mg/L,为优化前的4.6倍。[结论]该研究可为开发富含GABA的红曲保健品提供参考。     

TiCl_3法快速筛选L-苹果酸高产突变株

[目的]探讨并验证TiCl3法筛选L-苹果酸高产突变株的可行性。[方法]将34株米根霉诱变株及出发株(CK)分别接种到含葡萄糖的发酵培养基中发酵96 h,发酵液经稀释后加入TiCl3,根据沉淀发生情况,筛选L-苹果酸高产突变株。[结果]当发酵液稀释40倍时,有4株诱变株发酵液产生沉淀,而出发株发酵液未产生沉淀。据此筛选出4株发生显著正突变的诱变株,其L-苹果酸产量约为16~20g/L。其发酵液经HPLC测定分析,表明4株突变株发酵液中L-苹果酸的产量为15.88~18.26 g/L,而出发株L-苹果酸产量为11.76 g/L,突变株L-苹果酸产量增幅达35%~55%。[结论]TiCl3法可有效应用于L-苹果酸高产突变株的筛选。     

共轭亚油酸高产菌株的筛选及培养基的优化

[目的]从自然发酵的酸菜汁中筛选共轭亚油酸高产菌株以及优化该菌株的培养基。[方法]以3种自然发酵的泡菜为研究对象,通过溴甲酚紫平板筛选产酸细菌,革兰氏染色法初步鉴定,紫外吸收光谱法检测发酵液中共轭亚油酸含量等方法,从酸菜汁中筛选到一株共轭亚油酸高产菌株QL2,对其培养基成分碳源、氮源和无机盐离子及底物亚油酸的添加量进行优化。[结果]菌株QL2共轭亚油酸产量达23.263μg/ml,亚油酸转化率为3.88%。优化后的培养基组成为：乳糖20 g/L,酵母膏30 g/L,CH3COONa2 g/L,MgSO4.7H2O0.8 g/L,K2HPO4.3H2O3 g/L。优化培养基组成成分后,底物亚油酸添加量为0.40%（V/V）时,共轭亚油酸产量达288.740μg/ml,转化率高达7.21%。[结论]研究为产共轭亚油酸菌株的筛选及培养基的优化提供了参考。     

酶水解液的丁醇发酵条件优化研究

［目的］研究抗坏血酸（AsA）对镉胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的保护效应。［方法］以扬麦15、扬麦16和扬麦17为试材,通过测定种子发芽率和幼苗的生长生理指标研究了外源AsA对镉胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长的影响。［结果］在单因素试验中,浓度大于0.05mmol/L的AsA对小麦幼苗主根生长有抑制作用;小麦种子萌发和幼苗生长受到的抑制作用随着镉浓度增大而增强,小麦根系SOD活性没有明显变化。AsA浓度不变时,小麦根长生长受到的抑制作用随着镉浓度的增大而增强;镉浓度不变时,0.05mmol/LAsA处理的小麦的抑制百分比低于其他浓度。在镉胁迫下加入AsA后,小麦根系SOD活性明显提高。0.05mmol/LAsA对0.05mmol/L镉胁迫下小麦的POD活性提高最多。［结论］低浓度AsA能缓解镉胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的抑制作用,高浓度AsA的作用不明显。     

L-乳酸生产菌干酪乳杆菌6028液体发酵条件的研究

[目的]寻求干酪乳杆菌6028发酵产酸的最佳条件。[方法]以干酪乳杆菌6028为试验菌种,经斜面培养基、筛选培养基、种子培养基、发酵培养基培养后进行液体发酵,研究碳源、氮源、硫酸镁、磷酸氢二钾、乙酸钠、发酵温度和发酵时间对干酪乳杆菌6028 L-乳酸产量的影响。[结果]当培养基中葡萄糖、氮源、无水乙酸钠、MgSO4.7H2O含量分别为14%、3.75%、0.5%、0.02%,发酵温度为34℃、发酵时间为96 h时,L-乳酸产量最高。在此条件下,L-乳酸的产量达到97.03 g/L。[结论]干酪乳杆菌6028的最佳培养基组成为:葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、无水乙酸钠、MgSO4.7H2O、MnSO4.7H2O、碳酸钙分别为140、15、15、7.5、5、0.2、0.05、100 g/L、吐温-80 1 ml、pH值6.8。最佳发酵时间和温度分别为96 h、34℃。     

耐热纤维素酶基因工程菌发酵条件优化

[目的]为耐热纤维素酶基因工程菌的规模化生产奠定基础。[方法]采用正交试验对内切纤维素酶重组菌的发酵条件进行优化,测定菌体生长的生物量、内切纤维素酶活性。[结果]结果表明,重组菌的最佳发酵条件为:添加10.0 g/L麸皮、10.0 g/L硫酸铵、10.0 g/L玉米浆、1.5 g/L碳酸钙,产酶量达69.42 U/ml。在重组菌产酶期添加20 g/L的乳糖时单位发酵液中的酶活性最高,是未优化前产酶量的2.1倍。[结论]研究耐热纤维素具有重要的实用价值。     

秸秆预处理对米根霉发酵产L-乳酸的影响

[目的]有效提高秸秆利用率。[方法]研究了不同种类洗涤剂预处理对秸秆酸水解液发酵产乳酸的影响。[结果]未经处理的秸秆,米根霉利用其酸水解液发酵,在发酵36h时,乳酸含量最高为1.98g/L,糖酸转化率为5.36%,而采用中性及碱性洗涤剂对秸秆进行预处理,均能够提高米根霉转化秸秆水解液为乳酸的转化率,其中2%皂粉预处理效果最好,其秸秆酸水解液发酵36h,产乳酸量为8.68g/L,发酵60h,乳酸含量达到最高10.64 g/L,糖酸转化率为43.02%。[结论]皂粉处理是较为理想的一种秸秆预处理方法。     

纤维床固定化酪丁酸梭菌发酵木薯渣水解液生产丁酸的研究

[目的]研究纤维床固定化酪丁酸梭菌发酵木薯渣水解液生产丁酸的可行性。[方法]以酪丁酸梭菌为生产菌株,初步优化了木薯渣的水解条件,并开展了纤维床固定化生物反应器半连续发酵木薯渣水解液生产丁酸的研究。[结果]加压条件下,稀酸水解木薯渣的总还原糖得率达到0.56 g/g。酪丁酸梭菌能有效利用葡萄糖、木糖进行单糖或混合糖发酵生产丁酸;固定化补料流加发酵有利于提高丁酸的产量和得率,降低副产物乙酸的产量和得率;以木薯渣水解液用于固定化批次发酵生产丁酸时,丁酸的产量和得率均较高,分别为(23.20±1.32)g/L和(0.44±0.01)g/g。[结论]木薯渣水解液对丁酸生产菌的生长和代谢没有明显的抑制作用,发酵各参数指标均能达到利用葡萄糖时的同等水平,可作为未来微生物发酵工业化生产丁酸的廉价原料来源。     

响应曲面法优化大肠杆菌XD-12发酵培养基的研究

[目的]采用响应面法优化大肠杆菌XD-12发酵培养基,以提高转氨酶的转化得率。[方法]在单因素试验基础上,采用响应曲面法对菌种的发酵培养基进行了优化研究。[结果]最佳的培养基组成为：葡萄糖10.0 g/L,玉米浆28.3 ml/L,蛋白胨9.3g/L,MgSO_4 0.5g/L,NaCl 0.5g/L,pH值7.2,在此条件下,酶转化得率的预测最优值为93.8%,实际平均值为93.0%。[结论]模型能够较好地预测实际发酵情况,用于大肠杆菌发酵产酶培养基的优化是可行的。     

玉米秸粉微生物固体发酵饲料的研究

[目的]以玉米秸粉为原料生产微生物饲料。[方法]采用L16(45)正交试验设计,利用多株微生物固态混合发酵,研究以玉米秸粉为原料生产微生物饲料的工艺。[结果]菌种配比、原料初始pH值、原料C/N和发酵时间都会影响发酵产物中真蛋白含量和粗纤维含量。试验所得的最优条件为:初始pH值6.0,硫酸铵添加量为3.0%,接种量为黑曲霉H64%,木霉M32%,酵母Y31%、Y21%、Y261%,发酵时间60h。在该最优条件下,发酵产物中真蛋白含量10.1%,增加了6.0%;粗纤维含量30.2%,减少了6.9%;蛋白酶含量131U/g,糖化酶含量280U/g。[结论]以玉米秸粉为原料生产微生物饲料是一种很好的资源利用方式。