微生物发酵工艺优化研究进展

综合分析了微生物发酵优化工艺中影响发酵产物生成的各种相关因素,包括培养基组分中碳源、氮源、无机盐、微量元素等的作用,以及发酵条件如温度、pH值、溶氧、接种量等对发酵结果的影响,总结了目前国内外常用的几种工艺优化方法及研究进展.在对现有研究初步总结的基础上指出,合理运用优化方法,对微生物发酵的过程进行优化,可有效提高生产效率并推动产业化应用.     

有机基质棉秆进行黄瓜栽培试验研究

[目的]拓展有机基质棉秆的应用范围。[方法]设计5个处理:①纯棉秆、②棉秆:蛭石=31:、③棉秆:珍珠岩=31:、④棉秆:蛭石:珍珠岩=31:1:、⑤草炭:珍珠岩:蛭石=11:1:(对照),研究不同棉秆配比基质栽培黄瓜的效果。[结果]处理①、②、③的气水比小于对照。处理①、②、③、④的pH值高于对照,EC值低于对照,电导率在5.93～6.37之间。处理②、③的株高、叶绿素含量较高,与对照差异不显著(P>0.05)。处理②、③、④的单株产量与对照差异不显著(P>0.05);处理①、②、③的可溶性固形物含量较高,与对照差异不显著(P>0.05)。[结论]复合基质棉秆:珍珠岩=31:栽培黄瓜的效果最好,其次是棉秆:蛭石=31:。     

复合微生物发酵马铃薯渣生产蛋白饲料的工艺研究

对黑曲霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌在马铃薯渣上混合发酵生产蛋白饲料的工艺进行研究.确定最佳工艺条件为黑曲霉、热带假丝酵母和枯草芽孢杆菌按2∶2∶1配比成复合菌剂在接种量1％、添加尿素2％、固体发酵料层厚度20 cm、发酵温度33C、发酵时间48 h、pH自然、水分自然的发酵条件下,得到粗蛋白含量高达13.7％的发酵产品,粗蛋白含量与发酵原料相比提高128％,且有酒香味、适口性好.     

棉秆形态对棉秆/回收塑料复合板性能的影响

采用2种不同工艺形态(搓丝纤维态和刨花态)的棉秆与聚乙烯塑料复合,制备棉秆/回收塑料复合板材,研究了棉秆形态和筛分值对复合板材物理力学性能的影响.结果表明:(1)筛分过的棉秆搓丝和刨花制备复合板材的各项物理力学性能均优于未筛分的棉秆搓丝与刨花制备出的复合板材;(2)棉秆刨花制备复合板材的各项物理力学性能均优于棉秆搓丝制...     

复合乳酸菌最佳培养基成分的优化

乳酸菌能够有效调节机体的状态,对生物体维持健康方面有重要的作用.在自行分离的乳酸菌中选取3株高产酸、生长快且抑菌效果较好的优良菌株组成复合乳酸菌,筛选并优化复合乳酸菌的最佳培养基,在单因素试验基础上,选取L9(34)四因素3水平的正交试验设计,分析碳源、氮源、缓冲盐3个因素对复合乳酸菌菌体数量的影响,最终确定复合乳酸菌的最佳培养基为在MRS培养基的基础上添加乳糖35g/L,乳清粉-大豆肽粉(1:1)40g/L,乙酸钠7g/L,硫酸镁0.5g/L、硫酸锰0.25g/L.采用此培养基培养的复合乳酸菌数达到5.41×109cfu/ml,比常规培养基培养的乳酸菌数提高了3.7倍.     

植物乳杆菌发酵培养基的优化

[目的]在成功筛选出1株有强产酸能力的植物乳杆菌的基础上,优化其发酵培养基,以提高其生物量。[方法]使用单因素试验和正交试验法对培养基的成分进行优化。[结果]优化后的发酵培养基为:蔗糖30.00 g/L,酵母浸膏50.00 g/L,无水乙酸钠5.00 g/L,磷酸氢二钾2.00 g/L,柠檬酸氢二铵2.00 g/L,硫酸镁0.58 g/L,硫酸锰0.25 g/L,吐温-80 1 m L/L,碳酸钙2.00 g/L。经优化后植物乳杆菌发酵液的OD值从5.701增长到15.021,活菌数达7.1×109cfu/m L。[结论]优化后的植物乳杆菌发酵培养基降低了生产成本,为后续工业化生产的研究提供了参考。     

原料形态对棉秆-塑料复合板材性能的影响

采用2种不同工艺形态（搓丝纤维态和刨花态）的棉秆与不同形态的塑料复合,制备棉秆一塑料复合板材,研究原料形态对复合板材物理力学性能的影响并分析其原因。结果表明：粒径为2mm左右的塑料B与棉秆制备复合板材的各项物理力学性能均优于粒径为5mm左右的塑料A与棉秆制备出的复合板材;棉秆刨花与塑料制备复合板材的各项物理力学性能均优于棉秆搓丝与塑料制备出的复合板材;由理想的原料形态制备出的复合板材的物理力学性能均满足在潮湿状态下使用的增强结构用板要求。     

一组高效棉秆降解菌复合系的构建及其降解特性研究

根据微生物之间协同作用的原理,采用多代淘汰及不同系之间组配的方法,筛选构建了一组高效棉秆降解菌复合系--ZFC菌系.在不同培养条件下对ZFC菌系进行液体发酵,研究比较了发酵过程中的pH、棉秆失重率、菌体生长、纤维素酶活力等指标.结果表明:28℃静置液体培养条件更适合ZFC菌系的生长产酶和对棉秆的降解.在28℃静置培养条件下经过13 d的液体发酵,ZFC菌系对棉秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为21.0;、65.1;和46.3;,说明研究所构建的一组棉秆降解菌复合系--ZFC菌系可加速棉秆的降解.     

利用工农业废水开发微生物发酵培养基及其应用研究

利用工农业生产中产生的废水研制发酵培养基。啤酒、味精废水和沼液经稀释,添加某些成分后成功研制出微生物发酵培养基。比较研究了真菌、细菌和链霉菌(生物农药生产菌)利用废水发酵培养基的可能性。结果表明,井冈霉素菌和阿维菌素菌不能利用废水培养基,特异链霉菌TAS-1和乳黄色细菌HX-0501能利用废水发酵培养基。经生物测定,其发酵代谢产物对多种病原真菌具有很高的拮抗作用。为利用工农业废水生产生物农药,微生物处理废水及废物再生利用找到了一条新的途经。     

微生物发酵制备纤溶因子的研究进展

血栓性疾病是目前危害人类健康的第一大健康杀手,微生物发酵制备纤溶因子安全性高,是国内外筛选特异性强的溶栓剂常用方法之一。综述了纤溶茵（或纤溶酶）来源、纤溶酶制备和溶栓发酵液的其他生物活性,并对微生物发酵制备纤溶因子的未来发展方向进行了展望。     

化学及高温发酵处理对棉花秸秆消化性的影响

[目的]以棉花秸秆为材料研究化学及高温发酵处理对其营养成分及消化性的提高效果.[方法]化学法以粗粉碎棉花秸秆为原料分别用Ca(OH)2、尿素或Ca(OH)2和尿素并加处理,对棉秆消化性提高效果进行研究;高温发酵法利用粗、细两种粉碎棉花秸秆中同样添加5;麦麸、3;Ca(OH)2、1.5;尿素、1;过磷酸钙和9.5;发酵菌剂进行高温发酵,对棉花秸秆营养成分及消化性提高效果进行比较研究.[结果]Ca(OH)2、Ca(OH)2和尿素并加处理能明显降低棉花秸秆中性洗涤纤维(NDF)含量,但是,对酸性洗涤纤维(ADF)、半纤维素含量没有明显影响,且均能提高粗蛋白质(CP)水平和消化率.高温发酵粗、细粉碎处理对棉花秸秆NDF、ADF和半纤维素含量没有显著影响,但能提高CP水平和消化率.[结论]化学处理以Ca(OH)2和尿素并加效果最佳,提高消化率58.67;.高温发酵处理后细粉碎棉花秸秆饲料化效果最好,CP含量10,15; (P＜0.01),消化率41.07; (P＜0.01).     

双指标优化黑曲霉液态发酵条件及降解棉秆效果

【目的】以羧甲基纤维素钠酶活(Carboxymethylcellulose sodium enzyme activity,CMCase)和滤纸酶活(Filter paper enzyme activity,FPAase)作为双指标,通过响应面法对黑曲霉(Aspergillus niger)ZD产纤维素酶的液体发酵条件进行优化,研究黑曲霉对棉花秸秆的降解效果。【方法】通过单因素试验确定主要影响因素,通过Plackett-Burman和Box-Behnken设计进行因素优化和交互作用的影响,测定棉秆中纤维素含量。【结果】单因素试验确定碳源为淀粉,氮源为蛋白胨,无机盐为K₂HPO₄,培养时间168 h,转速150 r/min,温度30℃,接种量7%;利用Plackett-Burman设计筛选出影响产酶的显著因素是淀粉质量浓度、蛋白胨质量浓度、转速和接种量;最后通过Box-behnken确定产酶的最佳发酵条件,淀粉质量浓度1.21 g/100 mL,蛋白胨质量浓度0.25 g/100 mL,K₂HPO₄质量浓度0.1 g/100 mL,培养时间168 h,转速170 r/min,温度30℃,接种量7.8%,比初始发酵条件提高了35.96%。【结论】利用黑曲霉通过液体发酵降解棉秆效果显著,可以有效降解棉秆中纤维素和半纤维素,用真菌实现棉秆饲草化极具前景。     

日粮中不同水平棉秆对育肥期绵羊瘤胃发酵参数和屠宰性能的影响

【目的】研究不同棉秆水平的日粮对育肥期绵羊瘤胃发酵参数和屠宰性能的影响。【方法】选取60只6月龄、体重为(43.08±5.93) kg的小尾寒羊,驱虫后依据体重进行单因素完全随机试验设计,随机分为6组,每组10只。以等能等氮原则配制试验日粮,其中CK1组不添加棉秆和棉籽粕,CK2组添加棉籽粕,20％组、30％组、40％组和50％组分别添加20%~50%的棉秆,试验期70 d。【结果】(1)瘤胃pH值CK1组比CK2组高6.25%,差异极显著(P<0.01);30%组和40%棉秆添加组分别比CK2组高5.48%和4.85%,差异显著(P<0.05)。(2)瘤胃NH₃-N浓度40%棉秆添加组分别比CK1组和CK2组低40.44%(P<0.01)和39.40%(P<0.05);30%组比CK1组低26.89%,差异显著(P<0.05)。(3)瘤胃乙酸、丙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸的浓度各处理组间差异均不显著(P>0.05);乙酸/丙酸比例CK2组分别比20%组、30%组和40%棉秆添加组低34.58%、31.69%和35.69%,差异均极显著(P<0.01);异丁酸浓度CK1组分别比20%组、40%组和50%棉秆添加组高195.31%、243.64%和220.34%,差异均极显著(P<0.01),CK1组分别比CK2组和30%组高166.19%和182.09%,差异显著(P<0.05);异戊酸浓度CK1组分别比CK2组、20%组、40%组和50%棉秆添加组高116.45%、101.18%、151.47%和119.23%,差异均极显著(P<0.01),CK1组比30%组高71.00%,差异显著(P<0.05);戊酸浓度CK1组比40%棉秆添加组高178.05%,差异显著(P<0.05)。(4)日粮添加不同棉秆水平对绵羊活体重、胴体重、屠宰率、心脏和睾丸重均无显著影响(P>0.05);肝脏重20%组比40%棉秆添加组高28.37%,差异显著(P<0.05);脾脏重20%组均比CK2组、30%组、40%组和50%棉秆添加组高50.00%,差异显著(P<0.05);肺重40%棉秆添加组显著低于其它处理组(P<0.05);肾脏重CK2组比20%棉秆添加组低42.85%,差异极显著(P<0.01),CK2组分别比40%和50%棉秆添加组低22.22%和25.00%,差异均显著(P<0.05)。【结论】在育肥期绵羊日粮中添加棉花秸秆,以20%的添加量为宜。     

棉花秸秆超声波碱预处理研究

为了缓解能源危机,充分利用棉花秸秆制备燃料乙醇,采用超声波辅助碱处理方法对棉花秸秆进行预处理.通过单因素试验和Box-Behnken试验,分析超声波辅助碱预处理因素对处理效果的影响规律,建立预处理时间、氢氧化钠浓度、液固比与纤维素、木质素含量之间的回归关系,据以优化工艺条件.结果表明,所建回归模型显著,具有预测意义.各因素对棉花秸秆预处理效果影响主次顺序为处理时间＞氢氧化钠浓度＞液固比,超声波辅助碱预处理棉花秸秆的优化条件为超声波功率420W、氢氧化钠浓度3.5％、处理时间90 min、液固比21:1,处理后秸秆中纤维素含量达58.02％,比原秸秆提高了45.60％.处理前后棉花秸秆结构SEM观察,显示超声波辅助碱预处理可以溶出大量半纤维素和部分木质素,并且有效打破木质纤维素的结晶结构,具有显著效果.     

棉秆热解特性的分析

对棉秆进行热重分析和不经粉碎直接热解炭化试验研究。结果表明,棉秆样品在200~450℃内失重迅速。棉秆不经粉碎直接热解炭化后,所得三相产物在500℃时,生成秸秆液和秸秆炭的比例最高,而生成秸秆气的比例最低;在400℃时,秸秆炭中的含碳量最高。在棉秆热解过程中,随着反应温度增加,热解固体产物质量不断减少,但是固体产物中固定碳不断增加;热解温度高于400℃后,随着反应温度的增加,固定碳开始下降。     

对棉花秸秆饲用价值的基本评价

本实验分析了棉花秆中概略养分含量 ,并采用尼龙袋法和体外产气技术对棉花秸秆的营养价值进行了初步评定 ,结果表明 :(1 )棉花秸秆中营养成分等含量为粗蛋白 6 .5 %、半纤维素 1 0 .7%、纤维素 4 4 .1 %、木质素1 5 .2 %、钙 0 .6 5 %、磷 0 .0 9%、游离棉酚 0 .0 3%。粗蛋白、纤维素和木质素含量高于主要农作物秸秆 ;且棉花秆各部位营养成分含量不同。 (2 )棉花秆的干物质有效降解率较低 ,为 33.3% ,分别为玉米秸秆、稻草和小麦秸秆干物质有效降解率的 5 4 .1 % ,6 7.7% ,88.3% ;代谢能为 5 .2 3MJ·kg-1 DM ,分别为玉米秸秆、稻草和小麦秸秆代谢能的6 4 .6 % ,6 9.7% ,87.8%。 (3)体外产气技术对棉花秸秆饲用价值研究的结果与尼龙袋法研究的结果一致。因此 ,棉花秸秆是一类有一定粗蛋白含量 ,但干物质有效降解率和代谢能都较低的粗饲料     

微生物发酵玉米秸秆饲料在生长育肥猪养殖中的应用

[目的]研究发酵玉米秸秆饲料对生长育肥猪生产性能的影响.[方法]选用120头健康体重约24.47 kg的杜长大三元杂生长育肥猪,随机分成4个处理,每个处理3个重复,每个重复10头猪;处理l即对照组（CK）饲喂基础日粮饲料,处理2、3、4在基础日粮中分别添加10％、20％和30％发酵玉米秸秆饲料,试验正式期60d.[结果]与处理1（CK）相比,10％、20％、30％处理组育肥猪的平均日增重、平均日采食量均无显著差异（P＞0.05）;30％处理组料重比比处理1（CK）提高了6.84％ （P ＜0.05）;20％处理组腹泻率比处理1降低了6.87％ （P ＜0.05）,30％处理组比处理1降低了11.66％ （P ＜0.01）;20％、30％处理组死亡率分别比处理1降低了29.80％和37.63％ （P ＜0.05）;从经济效益分析来看,与处理1（CK）相比,20％、30％处理组毛利润分别提高15.1％和10.36％ （P ＜0.05）,每头猪分别多获利20.31和13.94元.[结论]在生长育肥猪日粮中添加微生物发酵玉米秸秆饲料能够满足育肥猪的生长需要,当添加量为20％～ 30％时能够降低生长育肥猪的腹泻以及死亡率,降低养殖成本,提高经济效益,且以添加20％的量效果最佳.     

汽爆棉杆水提物分析及发酵生产乙醇的研究

棉秆蒸汽爆破预处理后水抽提,分析水提产物,将水提糖液用于乙醇发酵生产.结果表明,汽爆条件为2.0 MPa 4 min,棉秆中纤维素分离程度最大,有利于纤维素的后续利用.从水解产物、纤维素后续利用及经济效益方面考虑,最优水提和汽爆工艺条件为75℃水提、2.0 MPa汽爆4 min,水提质量浓度150 g/L.在汽爆棉秆水提液的萃取物中,共鉴别出9种芳香类化合物、8种脂肪酸化合物和1种呋喃化合物,这些化合物使水提液具有一定毒性并呈现较深的颜色.水提液经Ca(OH)2脱毒和大孔吸附树脂脱色用于酵母菌乙醇发酵,以酿酒酵母和管囊酵母混合发酵获得的乙醇质量浓度最高,达(8.59±0.30)g/L.     

棉花秸秆中棉酚脱毒法比较研究

[目的]棉花副产品含有一定量的棉酚,动物摄取过多棉酚会导致中毒,选用经济实用的脱毒法对提高棉花秸秆的安全性和饲用价值具有重要意义.[方法]采用室外自然放置、化学、高温生物发酵以及食用担子菌接种等方法对棉花秸秆进行处理,探讨脱毒效果.[结果]棉花秸秆室外自然放置一年,其棉酚脱毒率达到50;以上,但粗蛋白含量同时减少;化学处理中Ca(OH)2+尿素处理效果最佳、其脱毒率达到56.1; (P＜0.01).粉碎棉花秸秆经高温生物发酵3d后棉酚脱毒率达28.4;,但不同粉碎粒度间无显著差异;食用担子菌香菇和平菇接种培养60d后棉酚脱毒率分别达到44.0;、51.0;,接种平菇的脱毒效果优于香菇(P＜0.01).[结论]棉花秸秆经Ca(OH)2+尿素化学处理或食用担子菌平菇接种培养60d后的脱毒效果最佳,脱毒率达到50;以上.