Optimization of glucose fed-batch culture in poly(γ-glutamic acid) fermentation by Bacillus licheniformis WX-02

以地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis) WX-02为研究对象,在摇瓶发酵中得到优化的葡萄糖补料方案,即初始葡萄糖质量浓度为70 g/L时,发酵至15 h一次性补加15 g/L葡萄糖.将此补料方案在3L发酵罐上进行验证,结果表明:发酵生物量和聚γ-谷氨酸产量最大值分别为3.9 g/L和44.5 g/L,与对照相比分别提高56％和50％;谷氨酸利用率达到46％,而对照中仅为30％.通过补糖可以提高生物量,提高对谷氨酸的利用率,从而提高聚γ-谷氨酸发酵水平.     

γ-聚谷氨酸发酵过程中体积氧传递系数的控制

研究了发酵罐的转速对γ-聚谷氨酸产量的影响。结果表明,在转速为500 r/min,体积氧传递系数KLa为250 h-1时,供氧比较合适,γ-聚谷氨酸的产量为34 g/L。研究结果为进一步通过改善发酵条件来提高γ-聚谷氨酸的产量奠定了良好基础。     

利用枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸

利用实验室筛选得到的一株枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA),主要对其发酵工艺参数进行了优化。先通过单因素优化及PB试验筛选重要因子,然后利用Box-Behnken优化发酵工艺最佳组合,获得了最佳培养基组成和最佳培养条件,且在摇床水平上使γ-PGA产量由最初的6.03 g·L~(-1)提高到10.98 g·L~(-1)。接着通过对补料工艺的探索,确定了最佳补料时间和补料配方,最后在5 L发酵罐上进行了放大生产,最终γ-PGA的最高产量可达到31.18 g·L~(-1)。     

聚谷氨酸液态发酵条件优化

[目的]对一株产聚谷氨酸(γ-PGA)的枯草芽孢杆菌N-2的液态发酵培养基以及发酵条件进行优化。[方法]采用单因素试验和响应面分析法结合的方法,对枯草芽孢杆菌N-2的液态发酵培养基以及发酵条件进行优化。[结果]优化得到的最佳发酵培养基组分为蔗糖31.5 g/L,大豆蛋白胨4.0 g/L,L-谷氨酸44.3 g/L,KH2PO40.3 g/L,无水CaCl20.2 g/L,NaCl 3.0 g/L。优化得到的最适发酵条件为:pH 7.5,装液量30%,接种量7%,37℃发酵48 h,此时γ-PGA的产量最大可达18.7 g/L。[结论]为今后聚谷氨酸的性质研究奠定基础。     

γ-聚谷氨酸高产菌株的鉴定及诱变选育

从豆豉中分离筛选出一株产γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的菌株,经过形态、生理生化鉴定及16SrRNA基因序列分析,确定为枯草芽孢杆菌。其中Bacillus subtilis HD11γ-PGA产率最高,达6.8g/L。以HD11作为出发菌株,采用紫外线、硫酸二乙酯和亚硝基胍对其进行复合诱变,分离筛选得到一株稳定的高产突变株Bacillus subtilisHD-F9,经摇瓶发酵γ-聚谷氨酸的含量达到10.72g/L,较出发菌株提高56.3%。     

1株耐盐枯草芽孢杆菌TGBio-1433发酵工艺优化

对1株耐盐枯草芽孢杆菌TGBio-1433培养基、培养条件进行了优化;为了获得更高的菌体浓度,还探索了枯草芽孢杆菌TGBio-1433补料分批发酵工艺。试验结果表明,最优培养基为:玉米粉10 g/L、豆粕粉20 g/L、葡萄糖15g/L、蛋白胨15 g/L、牛肉膏5 g/L、MgSO_41 g/L、CaCO_37 g/L。最优培养条件为:起始pH 7.0⁷.5,发酵温度35℃,培养时间187.5,发酵温度35℃,培养时间18²0 h,接种量5%补料分批发酵工艺为:发酵16 h后,一次性补加碳、氮源(葡萄糖∶蛋白胨∶牛肉膏=3∶3∶1)总量的15%。枯草芽孢杆菌TGBio-1433发酵液活菌数由最初的24.2×1020 h,接种量5%补料分批发酵工艺为:发酵16 h后,一次性补加碳、氮源(葡萄糖∶蛋白胨∶牛肉膏=3∶3∶1)总量的15%。枯草芽孢杆菌TGBio-1433发酵液活菌数由最初的24.2×10⁸cfu/m L提高到136.1×108cfu/m L提高到136.1×10⁸cfu/m L。     

PGA增效剂在温州蜜柑中施用效果的评价

研究了聚γ-谷氨酸(PGA)肥料增效剂和增效肥对温州蜜柑果重、外观和品质的影响。结果表明,施用不同浓度的聚γ-谷氨酸肥料增效剂后,温州蜜柑的果实单果重、榨汁率和维生素C含量3个指标与对照相比产生了明显差异。200mg/L的聚γ-谷氨酸使温州蜜柑单果重极显著增加;添加0.2g/L磷酸二氢钾时,300mg/L的聚γ-谷氨酸处理使果实的榨汁率显著增加,200mg/L的聚γ-谷氨酸处理后的果实维生素C含量极显著增加。在宜昌市的示范试验结果表明,聚γ-谷氨酸增效复合肥使可溶性固形物和维生素C含量分别提高了35.4%和11.7%;200mg/L的聚γ-谷氨酸水溶剂灌根处理使可溶性固形物和维生素C含量分别提高了40.2%和19.3%。荆门市的示范试验结果表明,聚γ-谷氨酸增效剂处理可以明显改善大棚栽植柑橘的外观品质,使露地的果实整齐一致,果形圆正,着色均匀,具有天然打蜡的效果,外观表现最好。     

1株耐盐枯草芽孢杆菌TGBio-1433发酵工艺优化

对1株耐盐枯草芽孢杆菌TGBio-1433培养基、培养条件进行了优化;为了获得更高的菌体浓度,还探索了枯草芽孢杆菌TGBio-1433补料分批发酵工艺。试验结果表明,最优培养基为:玉米粉10 g/L、豆粕粉20 g/L、葡萄糖15g/L、蛋白胨15 g/L、牛肉膏5 g/L、MgSO_41 g/L、CaCO_37 g/L。最优培养条件为:起始pH 7.0~7.5,发酵温度35℃,培养时间18~20 h,接种量5%补料分批发酵工艺为:发酵16 h后,一次性补加碳、氮源(葡萄糖∶蛋白胨∶牛肉膏=3∶3∶1)总量的15%。枯草芽孢杆菌TGBio-1433发酵液活菌数由最初的24.2×10~8cfu/m L提高到136.1×10~8cfu/m L。     

γ-聚谷氨酸发酵液对小白菜生长及氮磷肥料利用率的影响

对比研究γ-聚谷氨酸(纯品)和发酵液作为微生物肥料，对蔬菜生长和养分利用的影响，为化肥减施和可持续农业的发展提供依据。以小白菜作为研究对象，利用筛选的γ-聚谷氨酸高产菌A-5及其发酵产物，开展盆栽试验。测定了γ-聚谷氨酸和γ-聚谷氨酸发酵液对小白菜品质、土壤理化性质和土壤酶活性的影响，并计算肥料表观利用效率和经济效益。结果显示，Bacillus subtilis sp. A-5所生产的γ-聚谷氨酸和γ-聚谷氨酸发酵液均具有较好的促生增效效果；与减30%氮肥处理相比，γ-聚谷氨酸和γ-聚谷氨酸发酵液处理分别使小白菜产量增加20.19%和37.63%,后者促生效果更佳。在含有大量活性生产菌株的γ-聚谷氨酸发酵液处理下，N/P当季肥料利用率显著高于其他处理，较γ-聚谷氨酸具有更高的经济效益。综上所述，Bacillus subtilis sp. A-5所产γ-聚谷氨酸发酵液对促进小白菜生长和提高肥料利用效率有显著效果，具有较好的应用前景，可为其在农业中的应用提供理论依据。     

D-乳酸大肠杆菌工程菌的驯化及其补料发酵研究

以前期构建的D-乳酸大肠杆菌(Escherichia coli)工程菌LHY02为出发菌株,通过在乳酸盐中对菌株进行驯化的方式来解除乳酸根对菌体的抑制作用;采用葡萄糖分批补加方式缓解高含量葡萄糖的阻遏效应,拟进一步提高大肠杆菌发酵产D-乳酸的产量、生产强度和糖酸转化率。结果表明,驯化后的菌株LHY201在16%的葡萄糖发酵中D-乳酸产量比驯化前提高了36.7%。LHY201结合葡萄糖进行补料发酵(补料方式为8%+8%+4%),乳酸产量、发酵时间、糖酸转化率以及生产强度分别为185.7 g/L、48 h、93.8%、3.87 g/L/h,D-乳酸光学纯度达到99.6%,相比一次性添加20%葡萄糖的分批发酵,乳酸产量和糖酸转化率分别提高了21.1%和21.2%,发酵周期缩短了一半。     

γ-聚谷氨酸合成菌的鉴定及其对肥效的影响

从豆豉中分离到1株产γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)的菌株JG,通过菌株形态特征和16S r DNA序列对比分析,对该菌株进行了鉴定。同时对发酵产物进行了提纯,并添加不同比例聚谷氨酸到复合肥中,进行盆栽试验。结果表明,该菌株16S r DNA序列与Bacillus subtilis HQ 327126的同源性达到99%,确定该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。该菌株γ-PGA的发酵产量为40 g/L,对发酵产物进行提纯,获得含量为80%的γ-PGA。添加不同浓度γ-PGA的处理,芜青油菜叶绿素含量明显提高,添加0.02%~0.03%的γ-PGA,芜青油菜鲜重增加可达18.35%~19.57%,具有明显提高肥效的作用。     

谷氨酰胺高效酶法转化条件研究

[目的]研究不同影响因素及工艺条件对酶法生产L-谷氨酰胺的影响。[方法]以安琪酵母为试验菌种,在YEPD培养基中28℃培养24h后进行气流干燥处理,然后进行谷氨酰胺的合成反应,之后测定与计算葡萄糖（谷氨酸）的量、谷氨酸的消耗量以及谷氨酰胺的生成量。[结果]在磷酸盐浓度为0.15mol／L,酶液浓度在80U／ml时,谷氨酸加入量为25g／L,谷氨酰胺的产量最大,提高葡萄糖加入量会增加谷氨酰胺的转化,但利用率明显降低。通过正交试验发现,优化条件与单因素试验结果一致,谷氨酸添加量是最显著的因素,在优化条件下,谷氨酰胺产量达26.8g/L,转化率为91.2％。采用葡萄糖、谷氨酸的分批补料工艺,得到谷氨酰胺的最高产量为33.8g/L。[结论]优化酶法合成谷氨酰胺的工艺条件能够有效降低生产成本。     

γ-聚谷氨酸对6种植物病原真菌的室内毒力测定

用不同浓度的γ-聚谷氨酸对6种植物病原菌(葡萄白腐病菌、樱桃茎腐病菌、小麦纹枯病菌、黄瓜灰霉病菌、花生褐斑病菌、苹果轮纹病菌)的抑菌效果和毒力进行测定。结果表明,在16.67 g/L质量浓度下,γ-聚谷氨酸对葡萄白腐病菌的相对抑制率最高,为73.10%,其次是对樱桃茎腐病菌的相对抑制率为63.09%,而对小麦纹枯病菌、黄瓜灰霉病菌、花生褐斑病菌、苹果轮纹病菌的相对抑制率则较低,分别为39.18%、33.16%、32.64%、24.54%。毒力测定发现,γ-聚谷氨酸对葡萄白腐病菌的毒力最强,EC_(50)为12.803 0 g/L,其次是对于樱桃茎腐病菌、花生褐斑病菌、小麦纹枯病菌、黄瓜灰霉病菌的毒力,其EC_(50)分别为13.624 1、18.336 0、18.773 5、23.600 7 g/L,对苹果轮纹病菌的毒力最弱,其EC_(50)为34.490 3 g/L。     

L-色氨酸发酵条件研究

对谷氨酸棒杆菌JZ3356发酵的接种量、发酵温度和溶氧浓度等条件进行了研究。结果表明：该菌株的最佳发酵培养基组成为葡萄糖30 g/L、（NH4）2SO440 g/L、苯丙氨酸0.2 g/L、酪氨酸0.2 g/L、玉米浆25 mL/L、KH2PO410 g/L、MgSO4.7H2O4 g/L、Na2SO40.002 g/L、FeSO4.7H2O0.01 g/L、VB1100μg/L和VH50μg/L,流加糖为浓度70%的葡萄糖（质量体积比）;最佳发酵条件为pH值6.8,温度35℃,接种量10%,溶氧浓度控制在20%~30%。     

发酵乳杆菌JN-2的分离鉴定及其发酵培养基优化

采用改良MRS固体培养基,利用稀释平板涂布法从健康奶牛新鲜粪便中分离筛选到一株肠道乳酸菌,经16S rDNA鉴定为发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum),并暂命名为发酵乳杆菌JN-2。为提高发酵乳杆菌JN-2的生物量,首先单因素试验设计对碳源、氮源、微量元素的种类进行了优化,并进一步利用正交设计确定了最佳发酵培养基配方:葡萄糖30 g/L、酵母浸粉40 g/L、硫酸镁0.25 g/L、磷酸氢二钾2 g/L、柠檬酸氢二铵2 g/L、乙酸钠5 g/L、吐温-80 1 mL/L。在该优化发酵培养基下,发酵乳杆菌JN-2的菌体生物量吸光光度值达到1.79。     

高产类胡萝卜素红酵母的筛选及发酵条件的优化

以自然环境中水池边红色附着物、公共浴室红色附着物、空气、果园土壤、汽车修理厂土壤、醪糟、葡萄汁为红酵母菌株初分离材料,采用酸热破壁法提取菌株类胡萝卜素,根据单位体积发酵液类胡萝卜素产量确定了一株高产红酵母(Rhodotorula sp.)菌株R3-2,进一步对其形态、生理生化特性、最适碳源和氮源、培养条件、生物量、类胡萝卜素含量和产量进行了初步研究。结果表明,R3-2菌株为红酵母(Rhodotorula sp.),其所产色素主要为β-胡萝卜素,该菌株的最佳发酵条件为:葡萄糖30 g/L,蛋白胨5 g/L,酵母粉5 g/L,装瓶量30 mL/250 mL,起始pH 6.5,发酵温度28℃,发酵时间96 h。在此发酵条件下其生物量、类胡萝卜素含量和产量分别达到17.6 g/L、639.8μg/g,11.3 mg/L,较原始培养基生物量有所降低,但类胡萝卜素含量和产量分别提高了44.0%和31.39%。     

分批补料式高密度培养植物乳杆菌的研究

探讨了一株植物乳杆菌在高密度培养过程中的适宜限制性底物的浓度、比例和补料流加模式。研究表明:发酵液初始葡萄糖浓度为15 g/L,初始蛋白胨浓度为14 g/L。补料液的限制性底物为葡萄糖和蛋白胨,它们的浓缩液体积比例为5∶7;在补料的同时添加碱液和乙酸钠中和过多的酸。同时探讨了不同的补料方式对活菌数的影响,确定葡萄糖反馈流加能够维持一定的低糖浓度,获得较高的活菌数,达到3.1×10⁹CFU/m L,较之原来提高了4倍。     

高产花生四烯酸的高山被孢霉菌株发酵条件优化

【目的】对高产花生四烯酸(Arachidonic acid,简称ARA)的高山被孢霉(Mortierella alpina)菌株发酵条件进行优化,以期获得更高的菌体生物量和ARA产量。【方法】以前期筛选出的3株高产ARA菌株为供试菌株,采用单因素试验筛选出最佳碳、氮源,通过正交试验优化培养基配方并筛选最适生长温度。【结果】M. alpina生长的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母浸粉,最适生长温度为20℃。其中D1菌株的最佳培养基配方:葡萄糖120 g/L,KH2PO41 g/L,酵母浸粉15 g/L,初始pH 5. 5; N24菌株的最佳培养基配方:葡萄糖120 g/L,KH2PO41 g/L,酵母浸粉20 g/L,初始pH 6. 0; 11f01菌株的最佳培养基配方:葡萄糖120 g/L,KH2PO41 g/L,酵母浸粉15 g/L,初始pH 6. 0。优化后3株菌的生物量分别为26. 67、27. 07和23. 02 g/L,分别增加了22. 0%、15.39%和23. 73%; ARA含量分别为4. 29、4. 39和3. 45 g/L,分别增加了38. 79%、23. 16%、64. 59%。【结论】对M. alpina发酵条件进行优化后,3株菌的菌体生物量和ARA含量均明显提高。     

分批补料及缺氮培养对小球藻油脂产量的影响(英文)

[目的]为了实现小球藻的高密度及高产油培养。[方法]通过分析分批培养过程中藻细胞的生长曲线,葡萄糖消耗曲线,pH及溶氧变化曲线,对小球藻进行分批补料,待藻细胞达到一定的高密度后再进行缺氮培养以富集细胞内的油脂。[结果]经过4次分批补料,小球藻的生物量达到了65.25g/L,然后进行缺氮培养12h,然后进行缺氮培养12h,小球藻的油脂含量由42.75%提高到63.82%,油脂含量达43.37g/L。[结论]合理的分批补料明显地提高了小球藻的生物量。缺氮培养进一步提高了小球藻的油脂含量。     

分批补料及缺氮培养对小球藻油脂产量的影响

[目的]为了实现小球藻的高密度及高产油培养。[方法]通过分析分批培养过程中藻细胞的生长曲线、葡萄糖消耗曲线、pH及溶氧变化曲线,对小球藻进行分批补料,待藻细胞达到一定的高密度后再进行缺氮培养以富集细胞内的油脂。[结果]经过4次分批补料,小球藻的生物量达到了65.25 g/L,然后进行缺氮培养12 h,小球藻的油脂含量由42.75%提高到了63.82%,油脂产量达43.37 g/L。[结论]合理的分批补料明显地提高了小球藻的生物量。缺氮培养进一步提高了小球藻的油脂含量。