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。     

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。     

酒精发酵非结构动力学模型及其参数估计

对1株产高浓度酒精的酿酒酵母的间歇发酵动力学进行了研究。建立了非结构发酵动力学模型, 以描述高基质(葡萄糖)和高产物(酒精)浓度条件下的酒精间歇发酵过程,采用改进遗传算法对非结构发酵动力学 模型中的参数进行了求取,并将该模型用于预测24．7％初糖浓度下的酒精间歇发酵,预测结果显示该模型可应用 于高基质(葡萄糖)和高产物(酒精)浓度条件下的酒精发酵过程。     

基于在线生理参数的黑曲霉生产葡萄糖酸钠发酵动力学模型

对黑曲霉发酵生产葡萄糖酸钠的发酵过程进行研究,并通过在线参数分析,发现在线生理参数摄氧率(OUR)和呼吸熵(RQ)可以用来表征发酵过程中底物葡萄糖消耗速率和得率的高低。基于此发现,将在线生理参数摄氧率(OUR)和呼吸熵(RQ)成功用于葡萄糖酸钠发酵动力学特性表征和分析,得到了葡萄糖酸钠发酵过程中葡萄糖消耗率和得率及葡萄糖酸生成的动力学方程,并对方程参数进行最优参数估计和非线性拟合。通过计算值与试验数据的比较,发现试验值和计算值可以很好地拟合。该模型可以很好地应用于葡萄糖酸钠发酵工艺优化预测及后续放大过程。     

大肠杆菌工程菌mglB基因的敲除及水稻秸秆水解液发酵L-丙氨酸

[目的]通过mglB基因敲除进一步降低混合糖发酵时常存在的葡萄糖效应,提高水稻秸秆水解液发酵L-丙氨酸的效率。[方法]以大肠杆菌ptsG基因缺陷菌株JH-B3为出发菌,利用RED同源重组技术敲除葡萄糖转运基因mglB,构建ptsG和mglB双缺陷菌株JH-B6,分别以60 g/L葡萄糖、30 g/L木糖和水稻秸秆水解液为碳源进行发酵,验证mglB基因缺失对菌株利用葡萄糖、木糖和混合糖能力的影响。[结果]以60 g/L葡萄糖发酵时,JH-B6利用葡萄糖速率较JH-B3下降了19.9%;以30 g/L木糖发酵时,JH-B6利用木糖速率较JH-B3增加了23.5%;以水稻秸秆水解液发酵时,JH-B3发酵周期和糖酸转化率分别为128 h和89.5%,JH-B6发酵周期为88 h,较JH-B3缩短了31.3%,糖酸转化率为93.9%,较JH-B3提高了4.9%。[结论]双基因缺陷型菌株JH-B6在ptsG基因缺陷菌株JH-B3的基础上缺失mglB基因,进一步降低了葡萄糖效应,提高了水稻秸秆水解液发酵L-丙氨酸的效率。     

木糖发酵拜氏梭菌的分离及发酵特性

【目的】分离获得同步利用葡萄糖与木糖的产丁醇菌株并对其五、六碳糖代谢动力学特性进行研究.【方法】以木糖为唯一碳源培养基,富集、筛选获得利用木糖产丁醇菌株;通过显微形态特征及16SrRNA序列分析对目的菌株进行分类鉴定;采用不同配比(2∶1、1∶2与1∶1)葡萄糖与木糖混合糖培养基对菌株的五、六碳糖代谢动力学特性进行研究.【结果】获得一株产丁醇菌株,鉴定菌株S3为Clostridium beijerinckii,命名为C.beijerinckii SE-2;葡萄糖与木糖代谢速度比较发现其对葡萄糖与木糖的利用速率基本相当,混合糖发酵动力学分析进一步说明菌株对木糖的代谢不受葡萄糖的阻遏,混合糖的利用速率分别为0.56,0.56,0.53g/L/h.【结论】菌株C.beijerinckii SE-2具有很好的葡萄糖与木糖同步代谢及产丁醇能力,具有一定以木质纤维素水解液生产生物丁醇的应用前景.     

康宁木霉M7138分批发酵生产木聚糖酶的动力学模型

以康宁木霉M7138为出发菌株,研究其发酵生产木聚糖酶过程中菌体生长与代谢规律.以Logistic和Luedeking-Piret方程为基础,根据实验数据X(t)、S(t)、P(t),获得Xm、μm、α、β等模型参数,通过非线性拟合,分别建立M7138发酵生产木聚糖酶过程中的菌体生长动力学模型、底物消耗动力学模型和产物合成动力学模型.模型预测值与实验值的比较表明,模型具有良好的适用性,M7138合成木聚糖酶的发酵属于部分生长偶联型.     

多抗菌素发酵动力学研究

通过测定菌丝体干重、多抗菌素含量和底物浓度,研究链霉菌NJYHWG66382发酵动力学方程。结果表明,这3个动力学模型能较好的解释发酵试验结果,选择Logistic模型来描述链霉菌生长曲线,利用Leudeking-Piret方程描述多抗菌素合成的动力学过程,发现该链霉菌生产多抗菌素的发酵类型属于部分生长偶联型;最后使用Leudeking-Piret-Like方程描述底物消耗的动力学规律。     

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。     

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。