硕士论文-发酵分离耦合系统高产丁醇的工艺优化研究

四川师范大学硕士学位论文发酵分离耦合系统高产丁醇的工艺优化研究姓名：王鑫昕申请学位级别：硕士专业：生物化学与分子生物学指导教师：李维20090510发酵分离耦合系统高产丁醇的工艺优化研究作者：王鑫昕学位授予单位：四川师范大学相似文献(9条)1.期刊论文靳孝庆.周华.吴薛明.张赣道.何冰芳.JINXiao-qing.ZHOUHua.WUXue-ming.ZHANGGan-dao.HEBing-fang丙酮-丁醇发酵生产菌的快速筛选方法-过程工程学报2008,8(6)建立了高效丙酮-丁醇生产菌的快速筛选方法,采用氮离子注入诱变技术选育丙酮-丁醇发酵生产菌,以2.脱氧-D-葡萄糖作为抗代谢阻遏物,筛选商淀粉酶活性的突变株.首次根据丙酮-丁醇发酵代谢途径中先产酸后产溶剂及高活力厌氧发酵细胞具有较强还原力的特点,设计了溴甲酚绿和刃天青2种筛选平板,所筛突变株经发酵验证丁醇和总溶剂产生能力均有显著提高,14-28突变菌株总溶剂产量和丁醇产量分别较出发菌株提高了27.96%和40.66%,丁醇/总溶剂比由63.39%提高到71.94%,突变菌株具有较好的传代稳定性.2.期刊论文靳孝庆.王桂兰.何冰芳.JINXiaoqing.WANGGuilan.HEBingfang丙酮丁醇发酵的研究进展及其高产策略-化工进展2007,26(12)从代谢机理的阐明、生产菌种的改良和发酵工艺的改进3个方面综述了丙酮丁醇发酵近年来的研究进展.针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题,提出高丁醇耐受性菌种的选育、高丁醇比例菌种的选育、发酵细胞的高效利用、发酵与高效低能耗分离工艺的耦合等高产策略.3.学位论文姜静发酵法生产正丁醇2010正丁醇不仅是重要的化工原料和有机溶剂，也是一种十分有发展前景的生物燃料。近年来随着人们对低碳经济的推崇，生物丁醇的生产又重新受到了各方的关注。目前制约生物丁醇生产进一步发展的原因主要有三点：一是丁醇对生产菌株的毒性作用，导致终产物浓度较低；二是原料成本过高；三是传统的蒸馏分离能耗过大。为了改善这种状况本文从三个主要方面对丁醇发酵进行了研究：(1)将超声技术应用于丁醇发酵过程，并对相关机制进行探讨；(2)研究木薯粉作为原料进行丁醇发酵的可行性；(3)利用液液萃取对产物进行分离，并探讨同步萃取发酵的可行性。本文首次将超声技术应用于丁醇发酵过程，取得了良好的效果。将培养物在0h超声处理15min，丁醇和总溶剂的产量分别可达8.82和13.12g/L，比对照组分别提高了30.2％和22.8％。菌体生长，糖类代谢，脂肪酸成分等方面的变化可以初步解释超声处理对发酵过程的影响机制。其中，总糖利用度的提高是导致丁醇产量提高的直接原因。这一结果表明了可利用超声来提高原料的利用度，降低生产成本。脂肪酸流动性的增大可促进物质运输，同时有利于增强溶剂基因正向调节因子的活性。同时，脂肪酸中长链不饱和脂肪酸含量也有所提高。这些结果表明丙酮丁醇梭菌在超声处理下的脂肪酸变化很可能是对于环境的一种适应机制，类似于微生物对于一些毒性物质例如有机溶剂的适应。尽管超声对于发酵的作用机制很复杂，我们对于脂肪酸成分的研究则为这一机制的全面认识提供了一个新的参考方向。而超声技术的应用更是为降低丁醇发酵的生产成本提供了一个新的思路。若能进一步研究该方法应用于工业化生产的可行性，必将对该领域的发展做出巨大贡献。在木薯发酵方面，优选了0.5g/L的大豆蛋白胨为最佳氮源，此时木薯发酵的丁醇产量可达7.17g/L，与传统的玉米发酵相当。并考察了中性红、甲醇、丁酸等影响因子对发酵的影响。其中，对丁醇发酵有促进作用的是中性红，最优比例为0.12g/L，可使产量提高28.5％。只有甲醇浓度在0.3％时，才对发酵有微弱的促进作用。丁酸的添加反而使得产物浓度降低，可能是由于其对微生物的毒性作用占据了主导作用所致。二氯甲烷，正辛醇和正壬醇对水溶液中的正丁醇都有良好的萃取效果。并且从水溶性，价格等综合考虑选择正辛醇为最佳萃取溶剂。在发酵液的萃取方面，正辛醇对丁醇的萃取率仍可达到75％以上，二次发酵后，丁醇产量提高10.46％。表明其适用于真正生产过程中的分离萃取。但是在萃取结合发酵同步进行的情况下，可能由于萃取剂的毒性作用等因素，导致萃取发酵的数据不稳定，可重复性差。关键词：生物丁醇，超声处理，脂肪酸，木薯，萃取4.期刊论文王鑫昕.WANGXin-xin原位萃取发酵耦合工艺高产丁醇的初步研究-河北农业大学学报2008,31(6)以粮食为原料通过发酵法生产丁醇是一种经典的方法.然而,发酵工艺中存在着缺陷:低浓度的丁醇会对生物系统产生强毒性,由此限制了丁醇的高产.而原位萃取发酵耦合(在发酵过程中采用了有机溶剂连续移走发酵产物以消除产物抑制作用)工艺,是解决上述缺陷的有效途径.本试验开展了原位萃取有机溶剂的筛选、配比的研究.结果表明:在所选的油-20%癸醇、油-40%癸醇、正辛醇、正庚醇、乙酸乙酯5种有机萃取剂中,其中油-20%癸醇,1∶5的配方对生产菌种毒性最低,丁醇总产量达19.21g/L,而丁醇总生产强度也比传统发酵的对照组提高了62.8%,总溶剂的生产强度也相应提高了42.3%.5.学位论文郑莉多杀菌素生产菌株选育和培养条件优化研究2009多杀菌素作为一种新型的生物农药，具有杀虫谱广、作用方式独特、杀虫活性高、半衰期短、残留低、无抗药性、对环境友好等优良的特性，故越来越受到人们的重视，在农牧业生产中具有广泛的应用，此产品的生产具有良好的经济效益和社会效益。多杀菌素的两种活性成分spinosynA和spinosynD，是刺糖多孢菌经过有氧发酵产生的。目前，筛选多杀菌素高产菌株和优化发酵条件仍是提高多杀菌素产量的主要手段。本文通过筛选多杀菌素生产菌株和优化发酵条件，多杀菌素产量提高了190.47％。本文以刺糖多孢菌突变株U-4213为出发菌株，通过He-Ne激光诱变和紫外诱变，筛选出一株正突变株ZW-6，产量达到了286.4mg/L，较出发菌株(产量为175mg/L)提高了63.66％，且遗传性状稳定。以突变株ZW-6为出发菌株，首先对种子培养基成分和培养条件进行优化，最终经过综合考虑，确定培养基成分不变，采用孢子液接入量为200μ1及二级培养的种子培养方式。经过一系列的单因素实验、正交设计实验对发酵培养基组分进行了优化，最终确定各因素的影响程度顺序分别为：葡萄糖＞豆油＞正丁醇＞牛肉膏＞脱脂奶粉＞MgSO4·7H2O＞K2HPO4＞麦芽糖＞NaCl，最佳发酵培养基配方组合是：葡萄糖65g/L，麦芽糖8g/L，牛肉膏2.5g/L，脱脂奶粉20g/L，豆油10g/L，MgSO4·7H2O0.3g/L，NaCl0.1g/L，K2HPO40.1g/L，正丁醇0.7g/L，棉籽蛋白25g/L，玉米浆干粉15g/L，CaCO35g/L。而后进行了辅因子的添加实验，实验结果表明，添加维生素B6、NAD+和Mn2+后发酵产量有所提高，分别提高了12％、20.06％和9.44％，最高发酵产量出现在添加了NAD+后的发酵培养基中，发酵产量达到了508.33mg/L，较优化前(286.4mg/L)相比产量提高了77.49％。关键词：多杀菌素刺糖多孢菌菌种选育培养条件优化6.期刊论文梁玉丽.郭继强.陈晓艺.刘志文.李宪臻一株粘性多糖产生菌LV-1的发酵条件研究-安徽农业科学2009,37(9)[目的]研究从土壤中分离到的粘多糖生产菌LV-1的发酵条件.[方法]以梯度稀释法筛选粘多糖产生菌,探讨碳源、氮源、初始pH值和温度对粘多糖生产的影响,确定最佳发酵条件.[结果]对LV-1菌株粘性多糖产物的理化性质分析发现,该多糖易溶于水,难溶于乙醇、正丁醇、氯仿等有机溶剂,为中性多糖,pH值7.5,带负电荷,不含蛋白质、果糖基、糖醛酸基和硫酸根,无还原末端,不具有淀粉样结构.LV-1菌株的最佳发酵条件为:3%甘露醇为碳源,0.25%酵母粉为氮源,培养基初始pH值7.0,培养温度28℃.[结论]该研究可为LV-1菌的开发利用及粘性多糖的工业化生产提供依据.7.学位论文郭卫寰抗真菌农用抗生素分离及发酵工艺优化的初步研究2007本实验室从土壤中筛选得到利迪链霉菌变种AS4.2501(StreptomyceslydicusAS4.2501)。该菌能产生抗植物真菌病害的拮抗物，对棉花立枯病、小麦赤霉病、番茄早疫病等18种病原菌都有明显的抑制作用，具有较高的生物活性和良好的工业化产品开发潜力。本文在摇瓶水平上，对利迪链霉菌的发酵培养基进行优化，并将其应用到2L发酵罐水平上，考察了利迪链霉菌AS4.2501的发酵过程规律；综合利用吸附法、溶媒萃取法和硅胶柱层析法对抗生素进行了纯化。以立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)作为生物活性检验指示菌，在摇瓶水平上运用利用单因子实验和正交实验对发酵培养基配方进行了优化。结果表明优化后的培养基使发酵液的抑菌率从原来的65.9％提高到78.6％，相对增长19.2％。通过测定还原糖含量、菌浓、pH值、溶氧、抑菌率等参数，考察了生产菌株在2L发酵罐中的发酵过程规律。结果表明优化培养基明显缩短菌体的延滞期，在30h菌浓达到最高，13.3mg/mL，较原始培养基提高了44.6％；发酵液抑菌率最大值为83.1％，较原始培养基的82.4％略有提高，而抑菌率的最大峰值出现的时间从54h提前到了36h，缩短了生产周期。经预处理的发酵液分别经活性炭和DimonHP-20大孔树脂吸附，洗脱液浓缩后再用等体积的正丁醇萃取，取有机相浓缩后，上样到预先制好的硅胶层析柱，以氯仿：甲醇：29％氨水(5:3:1)为流动相进行分离，得到了组分较为简单且具有很强抑茵活性的样品。经质谱分析，发现经活性炭分离的样品中能检测到m/z为432.2，579.2和574.0的三个质谱峰，而经DiaionHP-20大孔树脂的样品中能检测到m/z为654.3和625.4的两个质谱峰，这两组样品都具有较高抗真菌活性，由此推测发酵液中含有多种抗真菌抗生素。8.期刊论文那淑敏.贾士芳.陈秀珠.陈美玲.还连栋嗜酸乳杆菌产生的广谱抗菌肽AP311的分离和鉴定-微生物学报2001,41(4)分离、鉴定了乳酸菌素片生产菌嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)产生的热稳定性抗菌多肽AP311.浓缩的AP311对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制作用.AP311对枯草杆菌蛋白酶、凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、蛋白酶K敏感.AP311的抑菌活性随pH升高而降低,在酸性pH(pH2～4)条件下可经100℃加热30min活性不变.正丁醇可使AP311沉淀,当沉淀溶解于pH2的酸溶液时,活性恢复.氯仿、甲苯、乙酸乙酯、丁酮等有机溶剂对AP311活性没有影响.基于AP311可被蛋白酶酶解,具有广谱的抑菌活性,认为这种生物活性物质是一种抗菌肽.9.学位论文叶娴赤藓糖醇高产菌株的选育及发酵条件的研究2008赤藓糖醇是一种食用安全的填充性甜味剂，味类似于蔗糖，具有热量低、稳定性高、甜昧协调、无吸湿性、无致龋齿性、耐受性高等优点，可作为低热量功能性保健食品配料，应用前景十分广泛。本文从产赤藓糖醇菌株的筛选开始，对菌株的选育以及赤藓糖醇发酵工艺条件进行了系统的研究，主要研究内容如下：1.由泰山养蜂场上采集的蜂蜜、花粉、蜂巢里采样、富集培养后进行平板涂布分离，然后分别进行摇瓶初筛及复筛，筛选出7株赤藓糖醇产量高于20g/L菌株。其中菌株K-23在含20％葡萄糖，1％酵母膏，0.1％尿素的发酵培养基中培养132h后赤藓糖醇的浓度达46.8g/L。2.建立了一种简便、高效的薄层层析法检测发酵液中的赤藓糖醇，即以正丁醇：乙酸：水=4:1:5为展层剂，以高碘酸钠-联苯胺溶液为显色剂，通过标准样品的梯度定量点样，制作出一张标准薄层板，在试验中样品只需将薄层板层析结果与标准板对照，就可以对样品中的赤藓糖醇进行初步定性、定量分析。这样极大方便了选育菌株时高产赤藓糖醇菌株的检出。3.以K-23作为出发菌株，对其进行紫外线和光复活交替诱变处理，得到一支性能稳定的高产赤藓糖醇突变株