凝结芽孢杆菌液体分批发酵的动力学方程构建

采用20 L发酵罐平台对饲用凝结芽孢杆菌W-02菌株进行分批发酵，实时监测发酵液的溶氧含量、吸光度、pH值、活菌数和可溶性总糖含量，在此基础上采用Logistic方程和Luedeking-Piret方程分别拟合了菌体生长和可溶性总糖消耗的动力学方程，获得了该菌株分批发酵的动力学方程模型和参数。结果表明：菌体生长模型为■;可溶性总糖消耗模型为■;2个模型计算的模拟值与验证试验的试验值拟合度均较好，平均相对误差均小于10%。该结果为凝结芽孢杆菌实际生产中发酵过程自动化监测和实时控制提供了依据。     

耐辐射短梗霉发酵黑色素动力学模型

【目的】研究耐辐射短梗霉MF1黑色素分批发酵动力学。【方法】描述短梗霉分批发酵黑色素过程中细胞生长、产物积累、糖消耗的变化规律。基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程分别建立黑色素发酵过程菌体生长、黑色素产生及葡萄糖消耗随时间变化的数学模型,对实验值与模型进行了验证比较。【结果】动力学模型计算值结果与实验值拟合良好,较好地反映了短梗霉黑色素分批发酵过程的动力学特征。计算获得菌体最大黑色素生产能力为1.523×10-4g/g葡萄糖·g干菌体·h。【结论】该动力学模型为天然菌株黑色素的中试放大,大规模生产及应用奠定了基础。     

一株产纤维素酶丝状真菌兼性厌氧液体发酵动力学的研究

为考察一株产纤维素酶丝状真菌兼性厌氧液体发酵动力学特征,对其进行多次分批发酵试验,并应用Logistic方程和Luedeking-piret方程,获得了该丝状真菌菌体分批发酵过程中细胞生长动力学模型、底物消耗动力学模型及产物酶合成动力学模型以及各模型的参数,并对试验实测值与模型值进行了验证比较。结果表明,模型计算值与试...     

甘草内生菌Z4菌株的分批发酵动力学研究

【目的】对陕北野生甘草的内生菌Z4菌株进行分批发酵,研究并建立其菌体生长、抑菌物质生成及基质消耗的动力学模型。【方法】采用分批发酵法,每12h测1次Z4菌株在发酵过程中的菌体生长、抑菌物质生成及基质消耗的试验值,共测15次;基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程,建立Z4菌株分批发酵的动力学模型;利用DPS软件求解模型参数,并对模型拟合效果进行验证。【结果】Z4菌株菌体生长模型的拟合效果较好,抑菌物质生成的模拟值于发酵后期略高于试验值,基质消耗的模拟值与试验值在发酵前期有小的偏差,但均基本反映了Z4菌株分批发酵过程的动力学特征。【结论】甘草内生菌Z4菌株分批发酵中菌体生长与抑菌物质生成的关系属于生长偶联型,有直接的相关性。     

链霉菌702产红谷霉素分批发酵动力学研究

以链霉菌702 D34为供试菌株,对链霉菌702产红谷霉素分批发酵动力学模型进行研究。建立了该菌株分批发酵合成红谷霉素的菌体生长、产物合成和葡萄糖消耗的动力学模型,并对模型参数进行了非线性回归。结果表明,预测值与实验值有良好的拟和性,说明所建数学模型能较好地描述实际合成红谷霉素的分批发酵过程。     

蓝莓酒分批发酵动力学研究

为建立蓝莓酒分批发酵动力学模型,以"蓝丰"为原料,研究初始p H值、接种量对蓝莓酒发酵酒精量的影响;不同初始含糖量对菌种量、产酒量、残糖量的影响。通过对符合菌体生长的Logistic方程、产物生成的Luedeking-Piret方程和基质消耗的物料衡算方程进行最优参数估计和非线性拟合,分别得到了相应的动力学模型和最佳模型参数值,并对动力学模型的拟合曲线进行分析,发现模型的计算值与实验值能较好地拟合,说明本试验建立的分批发酵动力学模型能较好地反映蓝莓酒分批发酵过程。     

南昌霉素A发酵中间代谢产物之间数学模型的初步探讨

本文根据南昌霉素A在200L不锈钢罐中发酵的测定数据在IBM/PC微机上进行数学模拟,结果表明:(1)南昌霉素A在发酵液中的累积,菌丝体DNA量的增长,糖、磷的消长变化分别与发酵时间X的函数关系为Y=a+blnX。(2)菌丝体DNA量的增长变化,糖、磷的消耗分别与南昌霉素A在发酵液中的累积y的函数关系为Y=ae~(bX)。(3)南昌霉素A的累积与还原糖的浓度X之间的函数关系为y=(a+bX)/X。(4)南昌霉素A比生产速率Q_p(在单位时间内单位菌体重量合成南昌霉素A速度)分别与发酵液中菌丝体DNA浓度、NH_3-N浓度、还原糖的浓度、总糖和溶磷消耗值之间的函数关系为Q_p=aXe~(bx)(b<0)。初步揭示了南昌霉素A发酵中间代谢物之间的内在关系。     

甘蔗糖蜜发酵合成茁霉多糖及其发酵动力学

为探明以甘蔗糖蜜为原料发酵合成茁霉多糖（Pullulan)的过程，采用Logistic equation模型和Luedekingpiret方程对Pullulan发酵动力学进行了研究，通过研究建立出芽短梗霉MM生长、Pullulan合成和底物(糖蜜)消耗相关的动力学模型参数，阐述Pullulan的动力学特征，结果表明：出芽短梗霉MM发酵进程中前期菌体生长速度较快，72h后生长趋于稳定期，其茁霉多糖的合成随菌体的生长不断上升，到132h时多糖达到最高，为4．078g／L，基于Logistic equmion方程和Luedeking-piret方程，得到了描述发酵过程的动力学模型和模型参数，该模型反映了菌体生长、多糖合成和底物消耗之间的关系，模型的拟合结果与实验值吻合较好，误差小于10％。     

重组G蛋白基因工程菌高密度发酵研究

[目的]探索基因重组工程菌高密度发酵工艺,为得到高浓度和高产量的链球菌(Streptococcus)G蛋白(SPG)奠定基础。[方法]通过一级摇瓶、二级种子罐培养,以及将菌种转接到发酵罐并进行分批补料高密度培养,探讨了IPTG加入量等条件对发酵的影响,考察了接种量、氧气、pH、培养方式等发酵工艺。[结果]高密度发酵能得到至少80 g/L的菌体,最高达到150 g/L,每升发酵液可得到1 g的SPG。SPG高密度发酵的生产条件为:接种量10%,通气量1 vvm,溶氧控制在30%～45%,发酵过程控制pH 7.0～7.2,IPTG的诱导浓度为0.2 mmol/L,时间为4 h,发酵后SPG总蛋白能达到菌体蛋白的20%以上。[结论]利用该生产工艺可得到高浓度菌体和高产量SPG。     

卑霉素摇瓶发酵工艺研究

根据代谢发酵控制原理,采用二次回归正交旋转组合设计,对卑霉素摇瓶发酵培养基组分及其接种量、装量和初始pH摇瓶发酵条件进行了优化。结果表明,卑霉素摇瓶发酵培养基的最优配方为:豆饼粉45 g/L,可溶性淀粉5 g/L,甘露醇24 g/L,葡萄糖5 g/L,硫酸铵2 g/L,硫酸镁0.05 g/L;最优发酵条件为:摇瓶装量100 mL/L,接种量8%,C aCO35 g/L(调节pH值),在温度28℃、发酵周期40 h的优化条件下,得到卑霉素的效价值为77.12μg/mL,较对照(64.11μg/mL)提高了20.29%。     

酿酒酵母WD-1发酵生产谷胱甘肽条件的研究

谷胱甘肽是一种重要的生物活性三肽,广泛应用于医药、食品添加剂和化妆品行业。试验在摇瓶水平上对酿酒酵母WD-1生物合成谷胱甘肽的条件进行研究,考察培养基组成、培养条件对酿酒酵母生物合成谷胱甘肽的影响,包括不同的碳源、氮源、无机盐、半胱氨酸、接种量和转速等。优化后的培养基组成为：葡萄糖2%,酵母粉4%,蛋白胨2%,NaCl 1%,MgSO₄·7H₂O 0.1%,KH₂PO₄ 0.5%,(NH₄)₂SO₄ 0.2%,Cys 2 mmol/L,在接种量5%,转速240 r/min,装液量30 mL的优化条件下谷胱甘肽的产量达223.22 mg/L,较初始条件提高了36.81%。     

黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响

为研究泥炭自有成分黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响,提升甲烷产量,在草本泥炭产甲烷发酵反应系统中分别加入0(CK)、5(T5)、10(T10)、50(T50)和100 mg·L^-1(T100)黄腐植酸,分析为期43 d发酵反应过程中的总产气量、日产气量、还原糖含量、挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)含量和pH的变化规律。结果表明,CK处理的甲烷总产量为16.57 mL·g^-1,T5、T10、T50、T100处理的总产气量分别为21.23、15.55、15.30、11.45 mL·g^-1,其中T5处理的甲烷总产量最高,为CK的1.28倍。各发酵组均于第8或第9天达到产气峰值,其中T5处理在第9天达到1.81 mL·g^-1的产气量最高峰,是CK处理的1.70倍。且添加黄腐植酸可促进还原糖和VFA降解,同时使发酵系统的pH更适于产甲烷菌生存。综上所述,泥炭自有成分腐植酸中可溶于水的黄腐植酸对泥炭产甲烷具有显著促进作用。     

沼液农田消解利用对辣椒产量、品质及土壤肥力的影响

通过田间试验,研究施用沼液对大棚辣椒(Capsicum frutescens L.)产量、品质和土壤肥力的影响,探讨沼液农田消解安全用量。结果表明,沼液可全部替代辣椒生产所需化学肥料,施用相当于2～3倍化肥氮的沼液量可获得与常规化肥处理相近的辣椒产量,且辣椒品质得到改善,省肥节本效益明显;沼液消解利用还明显提高了土壤有机质、全氮、速效氮、磷、钾含量;从充分利用土壤最大限度地消解沼液,同时又能避免过量施用沼液造成二次污染的风险综合考虑,推荐大棚辣椒当季安全消解沼液量为900 t/hm²,可减排N 530.6 kg/hm²,P₂O₅ 37.8 kg /hm²,K₂O 311.4 kg/hm²,COD 900 kg/hm²。     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

‘红阳’猕猴桃叶片和带芽茎段的组织培养快繁技术

以‘红阳’猕猴桃雌株的幼嫩叶片和带腋芽茎段为外植体,通过诱导叶片愈伤组织及不定芽、带腋芽茎段直接出芽,不定芽增殖、生根,从而建立高效稳定的快速繁殖体系。结果表明：叶片极易诱导形成愈伤组织,试验中各种类型培养基对其的诱导率均达100%,其中MS+1.0 mg/L ZT+0.1 mg/L NAA 所得到的愈伤组织易于分化成苗,芽分化率达到99.33%,不定芽的增殖系数平均达到5.2个;MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA最适宜带芽茎段上腋芽的萌发,最高诱导率达83.33%,不定芽在MS+2.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+0.1 mg/L GA中的增殖系数平均达4.5;培养基1/2 MS+0.7 mg/L IBA诱导不定芽生根效果佳。     

出芽短梗霉菌PA-2脂肽类物质抑菌活性及其发酵条件优化

探究出芽短梗霉菌(Aureobasidium pullulans)PA-2脂肽类物质的抑菌活性,并以脂肽类物质的产量为响应值对其发酵条件进行优化,为脂肽类物质的生产与应用奠定理论基础。采用酸沉淀法对脂肽类物质进行粗提,通过原位酸水解-茚三酮显色法对脂肽粗提物进行定性检测,并用琼脂打孔扩散法对其抑菌活性进行测定,通过中心组合设计(central composite design,CCD)构建响应面对其发酵条件进行优化。最终初步判定粗提物为环状脂肽类物质;该物质对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、大肠埃希菌(Escherichia coli)、樱桃球腔菌(Mycosphaerella cerasella)和大麦网斑病(Pyrenophora teres)具有明显的抑制作用,抑菌圈分别为3.65、1.95、2.15、1.35、2.18 cm;优化后的最适发酵条件为:接种量6.8%、转速216 r·min ^-1、温度26 ℃、装液量125 mL、pH 7。在此条件下模型预测的脂肽类物质产量为0.94 g·L ^-1,实际为0.92 g·L ^-1,比优化前的产量(0.61 g·L ^-1)提高了51%。优化后的发酵条件可提高脂肽类物质产量,降低发酵成本,可用于上述有抑制效果的菌株防治。     

马唐生防菌Col-68发酵条件的筛选

为了最大程度增强马唐生防菌Col-68在发酵过程中产孢能力以及次生代谢产物除草活性,试验以Col-68发酵滤液对马唐种子根、芽生长的抑制率为活性指标,综合不同培养条件下菌株产孢的差异,利用单因素筛选试验筛选出了适合该菌株发酵的不同司碳氮源、碳氮比及初始碳源适宜浓度.研究结果表明,在初始pH=6.5,每300mL锥形瓶装液120mL,接种100μL菌原液,28℃、160r·min-1震荡培养10d的最佳发酵条件下,菌株活性差异显著,以蔗糖为碳源时Col-68活性、产孢量以及对马唐根长抑制率最高,蔗糖浓度在30～50g·L-1时菌株产孢量以及对马唐根长抑制率较高,发酵最适宜利用的氮源为硝酸钠,最佳碳氮比则为2.5:1.0.同时,不同条件下的发酵滤液对马唐根生长的抑制率均明显高于对芽生长的抑制率.     

腐殖酸对金华佛手生长和品质的影响

研究了不同浓度腐殖酸对盆栽金华佛手生长和品质的影响,结果表明：不同浓度的腐殖酸对佛手的影响效果不同,喷施4次150 mg/L腐殖酸后,佛手叶片面积、叶绿素a和叶绿素（a+b）的含量以及可溶性蛋白、可溶性糖含量都显著高于没有喷施腐殖酸的对照,并且不同程度的高于其他浓度处理;而腐殖酸处理8次后,以浓度为100 mg/L的处理效果较好。佛手在浓度为150 mg/L的腐殖酸处理4次后,生理代谢活跃,生命活动和抗逆能力得到提高,最终形成较高的品质。     

培养基组成及发酵条件对黑曲霉变种产α-半乳糖苷酶的影响

    为获得高产α-半乳糖苷酶,通过单因素实验,研究黑曲霉变种Aspergillus niger v. Tiegh CGMCC1182在固态发酵条件下产α-半乳糖苷酶的培养基组成和发酵条件,继而采用Ln18(37)正交试验设计,对影响黑曲霉A. niger v.Tiegh CGMCC1182产α-半乳糖苷酶的7个主要因素进行研究,对影响产酶的重要因素进一步优化.结果表明,黑曲霉变种A. niger v. Tiegh CGMCC1182产α-半乳糖苷酶的最适培养基组成为:麸皮∶豆粕=7∶3(W/W),在此基础上添加2.0%的棉子糖、2.5%的(NH4)2SO4和0.5%的MgSO4;产酶最适发酵条件为:培养温度30 ℃,培养基含水率55%,培养基装量为250 mL三角瓶中装入14 g培养基,接入10%(V/W)的孢子悬浮液(孢子浓度107个·mL-1),静置培养68 h获得最高α-半乳糖苷酶产量,酶活达308.5 U·g-1.