棉秆脱毒水解液发酵生产2,3-丁二醇的工艺优化

2,3-丁二醇是一种重要的化工产品,利用棉秆水解液替代淀粉原料制备2,3-丁二醇可保证粮食安全并降低成本。该文以棉秆稀酸水解液为基础,研究了其中糠醛和苯酚微波辅助加热-活性炭吸附的脱毒条件,优化结果为：活性炭用量1%、微波功率330 W、作用时间10 min。在此工艺条件下,糠醛的去除率为81.2%,苯酚的脱除率为92.3%,总糖的损失为10.6%。脱毒棉秆水解液为底物发酵生产2,3-丁二醇研究表明,水解液浓度为40 g/L时Klebsiella pneumoniae XJ-Li菌体浓度和2,3-丁二醇的产率最高,补料批式发酵可以缓解高浓度棉秆水解液对微生物生长与代谢的抑制作用。通过采用添加60 mg/L维生素C和维持发酵液pH值于5.5的复合调控方法,2,3-丁二醇的质量浓度达到了45.1 g/L,产率为0.45 g/g。发酵试验表明脱毒的棉杆水解液作为碳源发酵制备2,3-丁二醇具有可行性。     

玉米籽皮稀酸水解液脱毒发酵制备丁二酸的可行性

丁二酸是一种重要的碳四平台化合物,利用非粮生物质替代淀粉制备丁二酸可保证粮食安全并降低原料成本。玉米籽皮是一种廉价的非粮生物质,该文采用稀酸水解玉米籽皮制备混合糖液,并对玉米籽皮稀酸水解液的脱毒条件进行了优化,优化结果为：活性炭用量1%（m/V）、pH4.0、作用温度30℃、作用时间30 min。在此工艺条件下,水解液的脱色率为92.27%,糠醛脱除率75%,5-羟甲基糠醛脱除率53%,多酚类化合物脱除率98%,总糖损失低于5%。经过脱毒处理后,产琥珀酸放线杆菌 NJ113均能利用水解液中的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖,培养基总糖浓度为50 g/L时,丁二酸分批发酵的质量收率可达0.68 g/g,浓度可达34.2 g/L,生产强度达0.83 g/(L·h),总糖浓度为68.2 g/L时,丁二酸质量收率仍可达0.62 g/g,浓度42.3 g/L,生产强度0.98 g/(L·h)。发酵试验表明脱毒的玉米籽皮稀酸水解液作为碳源厌氧发酵制备丁二酸具有可行性。     

利用小麦秸秆生产木霉分生孢子及其生物有机肥对黄瓜的促生效果

【目的】木霉是重要的植物根际促生功能菌,然而木霉类生物肥料生产的应用基础研究很薄弱。本研究以小麦秸秆为发酵基质,探究哈茨木霉T-E5产分生孢子的固体发酵工艺条件,并验证发酵物作为生物有机肥的促生效果。【方法】在实验室条件下,以小麦秸秆为固体发酵基质,研究固体发酵的不同发酵方式,温度、酸浓度、酸种类、接种量、含水量、外加碳源和氮源等单因子条件下的产孢量;再利用正交试验设计,研究温度、酸浓度、含水量、接种量、外加氮源和碳源的发酵条件优化。利用两季温室盆栽试验测定包括施用化肥、有机肥、发酵物和不同肥料组合的5个不同施肥处理的黄瓜地上部生物量、株高和叶面积。采用稀释涂布法测定黄瓜盆栽根际土中总真菌数量和木霉菌数量。【结果】单因素条件优化:基质用稀硝酸 (0.1 mol/L) 调节酸度值后接种3%(v/w) 的1 × 107个/mL的T-E5孢子液,调节水分使初始含水量达到75%;在此条件下,添加尿素和玉米粉,在28℃下发酵培养8天,最大产孢量可达到8.87 × 109个/g。通过正交优化,每10 g小麦秸秆,加入调节酸度值的0.05 mol/L硝酸18.3 mL,含水量70%(湿基),接种量9%,添加尿素的量为1%,30℃浅盘培养8天,产孢量达到1.1 × 1010个/g。第1季盆栽试验结果表明,与单施化肥处理 (CCK) 相比,发酵产物与化肥配施 (CT) 使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高14.97%、16.75%和14.64%;与单施有机肥处理 (OCK) 相比,发酵产物与有机肥配施 (OT) 使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高10.62%、26.06%和9.53%。第2季盆栽也有类似的促生效果,与CCK相比,CT使上述指标分别提高12.83%、11.49%和26.93%;与OCK相比,OT使上述指标分别提高5.96%、34.29%和18.01%。两季盆栽添加木霉发酵物的处理中根际土总真菌数和木霉菌数量相比CCK、OCK和不施肥照 (CK) 均增加1个数量级以上。【结论】以小麦秸秆为主要原料,采用固体发酵工艺可生产高分生孢子含量的哈茨木霉菌剂及其生物有机肥,表明利用农业废弃物生产高附加值的木霉菌剂及其生物有机肥具有可行性。但木霉孢子数量主要受发酵条件影响,今后应在中试和工厂化生产水平进一步研究木霉孢子固体发酵的工艺参数。     

高产中性纤维素酶的巨大芽胞杆菌基因工程菌发酵工艺条件优化

为了加快纤维素酶工业化应用的步伐,解决纤维素酶发酵工业产量低、生产成本高等问题,本研究采用正交设计法对高产中性纤维素酶的巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)基因工程菌的培养基和发酵条件进行优化.结果表明,最佳发酵培养基成分为:麦麸2.5%、玉米浆1.5%、磷酸二氢钾0.75%、硫酸镁0.04%、氯化钠0.25%;最佳发酵条件为:温度37℃,pH 7.0,罐压0.03～0.05 Mpa,转速600 r/min,装液量3 L,接种量10%,培养4 h后以0.25 g/L/h的流速流加木糖10 h,发酵16 h后,以恒溶氧方式流加补料8 h,共补加料320mL,发酵过程控制溶氧浓度≥30%.该工程菌在此最佳发酵条件下培养,纤维素酶活力可达3846.48 U/mL,是优化前摇瓶发酵的4.3倍.本研究可为工业化生产纤维素酶提供依据.     

马铃薯淀粉废水生产微生物絮凝剂菌株筛选及其营养条件优化

研究以开发微生物絮凝剂新产品及探索马铃薯淀粉废水资源化利用途径为目的。以活性污泥为材料,分离到100株菌株,通过液体发酵培养,以发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率为评价指标,初筛到13株絮凝活性较高的菌株;根据菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝活性能力,复筛得到一株高产絮凝物质的酵母菌F5,经26SrDNA鉴定为Candida anglica。再通过单因素试验和正交试验,确定了该菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件。结果表明,当废水pH值5.6,接种量为10%(体积分数),温度28℃,摇床转速为150r/min条件下,废水不灭菌发酵48h,C.anglica菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件为:以1mL/100mL甘油作为外加碳源,0.05g/100mL(NH4)2SO4为氮源,添加0.1g/100mL MgCl2和0.1g/100mL KH2PO4。验证试验表明,在该条件下,发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率达到94.6%,使原废水化学需氧量(COD)去除率达到93.7%,絮凝活性提取物得率为1.36g/L,研究结果可为马铃薯淀粉废水处理及生物再利用提供理论依据和参考。     

Screening of bioflocculant-producing strains and optimization of its nutritional conditions by using potato starch wastewater

研究以开发微生物絮凝剂新产品及探索马铃薯淀粉废水资源化利用途径为目的。以活性污泥为材料,分离到100株菌株,通过液体发酵培养,以发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率为评价指标,初筛到13株絮凝活性较高的菌株;根据菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝活性能力,复筛得到一株高产絮凝物质的酵母菌F5,经26SrDNA鉴定为Candida anglica。再通过单因素试验和正交试验,确定了该菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件。结果表明,当废水pH值5.6,接种量为10%（体积分数）,温度28 ℃,摇床转速为150 r/min条件下,废水不灭菌发酵48 h,C. anglica菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件为：以 1 mL/100 mL甘油作为外加碳源,0.05 g/100 mL (NH4)2SO4为氮源,添加0.1 g/100 mL MgCl2和0.1 g/100 mL KH2PO4。验证试验表明,在该条件下,发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率达到94.6%,使原废水化学需氧量（COD）去除率达到93.7%,絮凝活性提取物得率为1.36 g/L,研究结果可为马铃薯淀粉废水处理及生物再利用提供理论依据和参考。     

玉米粉细菌发酵生产L-乳酸的研究

以玉米粉为细菌L-乳酸发酵的主要原料，不仅可以提高玉米的利用价值，而且可以降低L-乳酸的生产成本。将玉米粉经过双酶法得到的玉米糖化液为L-乳酸发酵的主要碳源，寻求适合细菌TL-2发酵生产L-乳酸的氮源及其合适的添加量。比较了几种不同平板培养基TL-2的生长情况，得出小肽-3可作为乳酸发酵培养基的有机氮源；在最初发酵培养基的基础上，改变其有机氮源及其含量，由发酵试验得，同样产酸量时，以10 g/L小肽-3为唯一氮源的发酵液的颜色最浅；并在此基础上，利用响应面分析法，得出初糖浓度：小肽-3为15.5∶1，摇床     

黑曲霉发酵麦麸生产β-葡萄糖苷酶的工艺优化及动力学研究

用单因素和正交试验对黑曲霉M85以小麦麸皮为发酵基质生产β-葡萄糖苷酶的工艺条件进行了优化，并研究了最优发酵条件下的动力学模型。正交试验结果表明，培养基中麦麸的有效添加量为2%，适合摇瓶和5 L罐最佳发酵工艺条件：转速分别为(200±5)r/min和(400±10)r/min，发酵温度均为(30±0.5)℃，接种量分别为15%和10%。黑曲霉M85在摇瓶和5 L罐发酵过程中动力学曲线具有相同的变化趋势，发酵第3 d发酵液中β-葡萄糖苷酶酶活分别达到1103.73 U/mL和1318.82 U/mL，对麦麸的转化率分别为55186.61 U/g和76085.82 U/g。其细胞生长和产物合成可以分别用Monod方程和Luedeking-Piret方程拟合。结果可为麦麸资源生物发酵深加工生产β-葡萄糖苷酶提供技术基础。     

CO一步法C. autoethanogenum发酵产乙醇的工艺研究

合成气/CO发酵制备燃料乙醇是一项具有吸引力的新技术,为促进C.autoethanogenum在该技术中的应用,对C.autoethanogenum的乙醇发酵工艺及过程参数进行了研究。结果表明,C.autoethanogenum代谢木糖的产物以乙酸为主,只产生少量乙醇;与无机氮源相比较,C.autoethanogenum在含有机氮源的培养基中生长迅速,菌体浓度高。在3 L发酵罐中进行C.autoethanogenum的批式发酵试验,采用木糖生长-CO发酵两步法,乙醇主要在CO发酵阶段产生,最高乙醇质量浓度为1.71 g/L;发酵罐经改进之后,采用CO一步法发酵,虽然得到的菌体浓度降低了,但是发酵时间延长,最高乙醇质量浓度达到7.36 g/L,而乙酸质量浓度在整个发酵过程中均低于1.1 g/L。此外,研究发现发酵液的pH值和氧化还原电位ORP与乙酸/乙醇产物分布密切相关,尤其是pH值。上述研究结果可为C.autoethanogenum发酵CO生产乙醇的中试放大提供参考。     

高油脂产率微藻的筛选及发酵条件的优化

本研究旨在从自然水域分离、筛选出高油脂产率的微藻藻株,对其生产油脂的发酵条件进行优化,以期为用微藻制备生物柴油的工业化生产打下基础.从不同淡水环境中分离纯化了17株微藻,根据形态特征对这些微藻进行了初步鉴定.比较了其中11株微藻的生物量、油脂含量及油脂产率.从中选取生物量和油脂含量都较高的椭圆栅藻(Scenedesmus ovalternus)、雷氏衣藻(Chlamydomonas reinhardii)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)3株微藻,研究了光照、温度、pH、碳源、氮源及不同水平碳氮源组合对其比生长速率和油脂产率的影响,结果表明,添加葡萄糖作为碳源时3株微藻生长较快,油脂产率较高;其最适发酵温度为28(2;椭圆栅藻和蛋白核小球藻最适pH为7,而雷氏衣藻最适pH为9;葡萄糖和尿素分别为这3种微藻的最适碳源和氮源.从油脂产率方面考虑,椭圆栅藻的最佳碳、氮源组合为:30g/L葡萄糖和2.1 g/L尿素;蛋白核小球藻的最佳碳、氮源组合为:40 g/L葡萄糖和2.1g/L尿素;雷氏衣藻则为:30/L葡萄糖和1.2g/L尿素.雷氏衣藻和蛋白核小球藻的5 L发酵试验表明,与摇瓶培养相比,发酵培养时间由7 d缩短为5 d,OD540nm分别可达61.2和59.9,而且2株微藻生物量干重分别由11.2 g/L和8.8 g/L提高到26.58 g/L和20.19 g/L,油脂含量分别由20.3%和17.2%提高到23.2%和20.1%,油脂产率分别由0.3248 g/L/d和0.2162 g/L/a提高到1.2333 g/L/d和0.8112 g/L/a.本研究结果表明,从天然水域分离、筛选得到的两株微藻雷氏衣藻(Y7)、蛋白核小球藻(Y9)经过发酵条件优化控制油脂产率分别可达1.2333 g/L/a和0.8112 g/L/a,有望应用于利用微藻制备生物柴油的工业化生产.     

剩余污泥厌氧发酵混合物提高低C/N污水处理效果

为了避免剩余污泥厌氧发酵液利用时泥液难分离的问题,探讨了直接将发酵混合物用作外加碳源处理低碳氮比(C/N)污水的可行性。为此,首先对比了酸性(pH值=4.0±0.2)、中性(不控pH值)、碱性(pH值=10.0±0.2)条件下长期运行的剩余污泥厌氧发酵混合物的特性;其次,分别考察了碱性厌氧发酵混合物的不同投加量(0、10、20、30、50、100、200 mL),在反硝化及释磷过程中的利用。结果表明:碱性条件下溶解性化学需氧量(soluble chemical oxygen demand,SCOD)和短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)产量要远高于酸性和中性条件的,其中C/N比和C/P比分别高达18.9和57.0,更适合作为外加碳源利用。反硝化过程中,当初始NO_3~--N=(15.0±0.5)mg/L时,最佳投加量为30 mL,此时NO_3~--N去除率为100%;释磷过程中,最佳投加量为20 mL,此时最大净释磷量为22.8 mg/L。剩余污泥碱性厌氧发酵混合物用作外加碳源是可行的,既解决了碳源不足及剩余污泥处理的双重问题,又简化了传统发酵液利用时泥液分离的操作步骤,适用于处理低C/N比乡镇生活污水。     

Purification of xylitol obtained by fermentation of corncob hydrolysates

Hydrolysates obtained by autohydrolysis-posthydrolysis of corncobs were detoxified with charcoal, concentrated, supplemented with nutrients, and fermented with Debaryomyces hansenii. After biomass removal, the fermented media contained 0.1137 kg of nonvolatile components (NVC)/kg of liquor, which corresponded mainly to xylitol (0.6249 kg/kg of NVC) but also to minor amounts of inorganic components (measured as ashes), proteins, nonfermented sugars (xylose and arabinose), uronic acids, arabitol, and other nonvolatile components (ONVC). The media were subjected to further processing (sequential stages of adsorption, concentration, ethanol precipitation, concentration, and crystallization) to obtain food-grade xylitol. Adsorption experiments were carried out at various solid-to-liquor ratios. Under selected conditions (1 kg of charcoal/15 kg of liquors), the xylitol content increased to 0.6873 kg/kg of NVC, and almost total decoloration was achieved. The resulting liquor was concentrated by evaporation to increase its NVC content to 0.4032 kg/kg of liquor (corresponding to a xylitol concentration of 0.280 kg/kg of liquor), and ethanol was added to precipitate a part of the NVC (mainly proteins, but also uronic acids, ashes, and other nonvolatile compounds). Refined liquors (containing 0.7303 kg of xylitol/kg of NVC) were concentrated again, and ethanol was added (to reach 40-60% volume of the stream) to allow crystallization at -10 or -5 degrees C. Under selected conditions, 43.7% of xylitol contained in the initial fermentation broth was recovered in well-formed, homogeneous crystals, in which xylitol accounted for 98.9% of the total oven-dry weight. Material balances are presented for the whole processing scheme considered in this work.     

珍稀食用菌绣球菌液体发酵工艺条件优化

为研究绣球菌最适的液体发酵条件,同时保证其多糖的产量,以绣球菌菌丝干重和胞外多糖(EPS)产量为评价指标,采用单因素和正交试验L9(34)优化绣球菌液体发酵工艺。结果表明,最佳液体发酵工艺条件为:碳源为葡萄糖,氮源为蛋白胨,无机盐为硫酸镁,pH值5.5,C/N=20/1,培养温度27℃,此工艺条件下菌丝干重和EPS产量最高,分别为1.5 g·L~(-1)和2.87 mg·L~(-1)。本研究结果为绣球菌后续的相关研究提供了理论依据。     

酶法复合脱毒提高玉米秸秆水解液丁醇发酵效率

利用玉米秸秆发酵产丁醇在生物质转化领域具有明显优势。为解除玉米秸秆水解液中多种有毒物质对微生物生长的抑制及对发酵产量的影响,该研究摒除常用的理化脱毒法,选择高效环保的酶法脱毒以实现溶剂高产。研究结果表明:通过优化漆酶和甲酸脱氢酶添加量以去除水解液中酚类和甲酸,单独添加漆酶5 U/m L、甲酸脱氢酶1 U/m L,水解液发酵的丙酮-丁醇-乙醇(acetone-butanol-ethanol,ABE,总溶剂)产量分别为1.03和1.11 g/L。再在活性炭的辅助下形成高效酶法复合脱毒体系,经复合脱毒处理的水解液发酵后丁醇产量达2.90 g/L,总溶剂ABE产量达到4.4 g/L,比未作处理的对照组发酵产量高出约5倍,实现了生物质的高效转化。可为玉米秸秆水解液发酵生产燃料丁醇提供参考。     

一株从金钱树上分离的产纤维素降解酶的菌株的分离及特性鉴定

本研究从金钱树（Zamioculcas zamiifolia）白绢病（Southern blight）病株上分离到一株产纤维素酶菌株SM,经形态观察和rDNA—ITS序列分析鉴定为齐整小核菌（Sclerotium rolfsii Sacc）,经以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基培养和刚果红染色测定,证明SM菌株可产生高活性纤维素降解酶。本文对SM菌株产纤维素降解酶的液态发酵条件进行了研究,结果表明：在起始pH6．0,无机氮：有机氮：纤维素碳源之比为0．07g：1．4g：1．6g,温度为30℃,摇床转速为160r／min,发酵培养时间为5d的条件下,该菌株发酵液的CMC酶活性达到11．7U／mL,滤纸酶活性达到2．156U／mL,β-葡萄糖苷酶活性达到3．911U／mL。     

粗毛纤孔菌产胞外黑色素发酵条件优化及其抗氧化活性研究

为提高天然黑色素的产量,本研究通过探索碳氮源、转速、pH、温度等单因素对粗毛纤孔菌产黑色素的影响,并利用正交试验筛选产胞外黑色素的最适发酵培养基配方和发酵条件。结果表明,优化后的最佳发酵培养基配方为甘露醇20 g·L^-1、牛肉浸膏5 g·L^-1、碳氮比4∶1、维生素B₁ 10 mg·L^-1,最适发酵条件为发酵温度25℃、发酵初始pH值6、转速180 r·min^-1、发酵时间10 d。在此培养条件下,粗毛纤孔菌胞外黑色素(IHEM)含量高达3.29 g·L^-1,较优化前提高了17.32倍。IHEM体外化学抗氧化活性检测结果显示,IHEM具有良好的抗氧化活性,其对ABTS自由基的清除效果较佳,半最大效应浓度(EC₅₀)为0.019 mg·mL^-1。本研究结果为深层发酵高产黑色素的开发提供了技术支持。     

固体发酵裂褶菌多糖提取方法比较

用热水、超声及微波法提取裂褶菌固体发酵基质中的裂褶菌多糖,研究了超声与微波提取工艺条件,并比较了3种提取方法下多糖的提取率及平均相对分子质量。结果表明,微波提取法效果最好,在微波功率3.5W/ml、作用时间8min、料水比1∶20条件下,多糖得率达到12.32%（g/100g干基）,分别较热水提取、超声提取法增加了70...     

酵母发酵法改善沙丁鱼蛋白酶解液风味与品质的研究

为研究长孢洛德酵母对鱼蛋白酶解液风味与品质的改善作用,本试验以远东拟沙丁鱼酶解液为原料进行发酵,采用电子鼻主成分分析(PCA)法判断不同发酵条件下产物风味物质的差异,以感官评价及氨基酸态氮含量为指标,通过正交试验优化其发酵条件,对发酵产物进行游离氨基酸组成分析和必需氨基酸营养评价,并利用气相色谱-离子迁移谱(GC-IM...     

γ射线对斜卧青霉的诱变筛选及产酶条件优化

以斜卧青霉(Penicillium decumbens)A10为出发菌株,经450 Gy60Coγ射线诱变处理,选育出1株纤维素酶高产菌株A50,对其产纤维素酶的液态发酵条件进行研究优化,确定了所试因素的最佳组合,即主碳源浓度为5%,其中麸皮与玉米秸秆比例为1∶1,辅加碳源为0.1%的葡萄糖,辅加氮源为0.2%的磷酸氢二铵,Tween-80添加量为0.1%,培养基初始pH为5.0,300ml三角瓶的装液量为30ml、接种量10%、培养温度为32℃、摇床转速200r/min。发酵至60h时,纤维素酶活和滤纸酶活均达到最高,分别为27.28和1.98IU/ml,较出发菌株A10分别提高了33.2%和45.59%。