导读:本文包含了代谢控制发酵论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:解脂酵母,发酵,琥珀酸,乙酸
代谢控制发酵论文文献综述
高翠娟,郑亚琴[1]（2018）在《产琥珀酸重组解脂酵母发酵副产物乙酸的代谢控制》一文中研究指出琥珀酸是一种高附加值的有机酸,广泛用于食品、化工和农药领域。解脂酵母Yarrowia lipolytica作为新型强健的非传统酵母,近年来逐渐吸引了研究者的注意。前期通过基因敲除琥珀酸脱氢酶基因构建了一株产琥珀酸的重组解脂酵母PGC01003。由于糖酵解和TCA循环流量不协调,PGC01003分泌大量副产物乙酸,限制了琥珀酸产量的进一步提高。为降低乙酸的溢出,实现自然低pH值发酵生产琥珀酸,首先干扰旁路代谢,异源表达来自鼠沙门氏菌的乙酰辅酶A合酶,乙酸的产量下降至4.6 g/L,比对照降低了24.6%。而基因敲除乙酰辅酶A水解酶基因得到的重组菌PGC11505,发酵96 h乙酸分泌量只有0.4 g/L,琥珀酸产量提高到7.0 g/L,琥珀酸的转化率为0.30 g/g,为进一步构建高产琥珀酸的细胞工厂奠定基础。(本文来源于《生物工程学报》期刊2018年03期）
魏立全[2]（2017）在《丙酸/维生素B_(12)耦合发酵工艺集成及代谢产物组分控制》一文中研究指出丙酸杆菌属菌株发酵过程中不仅会产生以丙酸为主的有机酸,还会产生维生素B_(12),但是传统的发酵过程往往只收获一种产品。为了提高发酵的过程经济性,本论文建立了一种以膜分离和离子交换树脂原位吸附为特征的新型生物反应过程,实现了丙酸/维生素B_(12)的双产物耦合发酵;通过优化培养基中的碳源组分来调节代谢产物中的杂酸组分,提高了底物对丙酸的转化效率。本论文的主要研究成果如下:一.为解决费氏丙酸杆菌批次发酵过程中前体物质5,6-二甲基苯并咪唑(DMB)对发酵的不利影响及丙酸的反馈抑制作用,建立了“边发酵、边分离、边转化”的半连续耦合发酵工艺,实现了丙酸/维生素B_(12)的联产。(1)在膜在线分离菌体的基础上,引入阴离子层析技术原位吸附分离发酵液中的丙酸,解除了丙酸的反馈抑制作用。结果表明,经过一次弱碱性阴离子交换树脂ZGD630吸附分离后,丙酸的产量可达到57.55 g/L,丙酸产率为0.34 g/(L.h),糖酸转化率为0.61g/g,较批次发酵分别提高了24.54%、21.43%、19.61%。(2)综合考虑发酵罐容积、ZGD630树脂吸附载量、膜通量等因素,构建了一套10L规模的丙酸/维生素B_(12)双产物耦合发酵系统,建立了维生素B_(12)的细胞离位转化工艺。结果表明,当发酵进行至84h时,在膜在线分离菌体的基础上,向移除丙酸的发酵清液中接入新鲜的种子液继续发酵84h,加入0.9 mg/L的DMB进行维生素B_(12)的后续转化,发酵结束时维生素B_(12)产量为28.36 mg/L,较批次发酵提高了18.26%;丙酸产量为59.75 g/L,提高了33.73%。(3)利用双产物耦合发酵系统连续运转5个循环后,丙酸产量累计达到122.47g/L,维生素B_(12)的产量累计为54.81 mg/L,该过程仅需504h,相当于3个批次发酵时间,设备的利用效率得到了显着提高,体现出良好的应用前景。二.为了有效控制发酵液中杂酸(丁二酸、乳酸等)的比例,提高碳源对丙酸的转化效率,以产酸丙酸杆菌为实验菌株,优化了培养基中的碳源组分及浓度、pH调节方式,提高了丙酸的产量。(1)比较分析了以葡萄糖、甘油为单一碳源及二者混合使用(不同比例)时,发酵液中丙酸、丁二酸、乳酸、乙酸的含量及比例。结果表明,以葡萄糖和甘油为单一碳源时,丙酸产量分别为45.58 g/L和48.52 g/L,而丁二酸的产量分别为26.08 g/L和10.29 g/L,而以甘油进行流加补料发酵时,乳酸产量先升高后下降,说明碳源浓度不同影响杂酸的产生。因此,可通过调节甘油和葡萄糖的比例来控制发酵液中的杂酸比例。(2)优化了培养基中甘油和葡萄糖的比例,提高了丙酸的产量。结果表明,当甘油和葡萄糖浓度分别为20g/L和80g/L(1:4)时,丙酸产量为54.75 g/L,提高了20.12%;丁二酸产量为8.49 g/L,降低了67.45%,糖酸转化率为0.57 g/g,提高了18.75%。(3)采用分段补加的方式,使发酵液中的甘油浓度维持在5 g/L以下,结果表明,该发酵条件下,丙酸产量为56.29 g/L,产率为0.24 g/(L·h),糖酸转化率为0.61 g/g。(4)分析了NH3.H_2O、Ca(OH)_2、KOH、NaOH四种碱液对丙酸代谢的影响,结果表明,当使用Ca(OH)_2调节pH值时,丙酸产量最高,同时也有利于产物丙酸钙的生产。(本文来源于《河北大学》期刊2017-06-01）
闫媛媛,胡文忠,姜爱丽,穆师洋[3]（2015）在《葡萄酒酒精发酵过程中酵母菌种类、代谢产物的变化及其关键控制工艺研究进展》一文中研究指出酒精发酵是葡萄酒酿造的主要过程。本文介绍了酒精发酵过程中酵母菌种类的变化,不同酵母菌种类发酵对葡萄酒品质的影响,并对酒精发酵过程中代谢产物及其种类进行了综合概述,同时,还阐述了影响酒精发酵的因素及其关键控制工艺等。(本文来源于《食品工业科技》期刊2015年23期）
王乐,倪子富,惠明,王金水[4]（2015）在《代谢控制发酵产琥珀酸研究进展》一文中研究指出琥珀酸作为一种重要的化工原料被广泛应用于现代工业的各个领域,具有庞大的市场需求。利用生物法发酵生产琥珀酸因具有资源可再生利用、绿色清洁节能等方面不可替代的优势而成为当今研究的热点。本文从代谢调控的角度出发分析总结了一些产琥珀酸菌株,尤其是重组大肠杆菌在发酵生产琥珀酸中所应用到的方法和策略,如对代谢途径中关键酶的调控以及发酵生产中的关键因素(如氧化还原回复力调控、CO2调节、代谢途径改造等),着重突出了代谢控制发酵生产方面的研究进展,并对今后的发展方向提出了一些设想。(本文来源于《化工学报》期刊2015年04期）
丁健[5]（2014）在《基于人工智能和代谢调控的典型好氧发酵过程在线控制和故障诊断》一文中研究指出绝大多数的大宗发酵产品，如氨基酸、生物酶、生物药物蛋白等均依靠好氧发酵生产。除了选育优良菌种外，发酵过程控制技术也是提高发酵性能的重要手段。好氧发酵过程存在许多共性问题，例如：传统离线控制难以取得满意的效果，而许多重要的发酵参数又无法在线测量，实施发酵过程在线控制存在困难；发酵故障时有发生，严重影响发酵过程的稳定性和经济性；供氧压力巨大、溶解氧浓度（DO）难以控制、通纯氧发酵大大增加了发酵操作的成本和不安全因素。针对上述问题，本论文以利用两种典型的、好氧型大宗产品的发酵菌种（重组毕赤酵母和谷氨酸棒杆菌）生产药物蛋白和谷氨酸的过程为研究对象，深入研究了基于人工智能和代谢调控的发酵过程预测、在线控制和故障诊断的关键技术，旨在为好氧大宗产品发酵搭建共性平台，提高目标产物的浓度、发酵稳定性和发酵过程的整体性能。论文的主要研究内容总结如下：（1）利用毕赤酵母生产猪α干扰素（pIFN-α）的发酵过程中，发酵性能指标、pIFN-α抗病毒活性（pIFN-α-AVA）难以测量，发酵性能无法预测。为此，以易测量的发酵参数（诱导时间/温度、DO、O2消耗速率OUR、CO2释放速率CER、甲醇消耗速率、总蛋白浓度）为输入，以pIFN-α-AVA为输出，研究比较了基于多项式回归和人工神经网络（ANN）模型（传统BP-ANN和基于遗传算法的改良型ANN）的pIFN-α-AVA的预测性能。基于遗传算法的改良型ANN模型具有最准确的预测和泛化能力。分析pIFN-α-AVA对各发酵参数的感度发现，CER、OUR和甲醇消耗速率对pIFN-α-AVA影响最大。（2）利用MutS型毕赤酵母生产pIFN-α时，发酵性能不稳定。在甘油流加培养期，使用传统DO-Stat法流加甘油，存在乙醇生成积累的现象。如果细胞长时间地（>4h）处在高乙醇浓度（>6g L-1）的环境下，甲醇诱导无法启动。分析测定甲醇代谢途径关键酶的基因转录水平和酶活，结果发现并证实：培养期内、乙醇长时间处在高浓度下，醇氧化酶（AOX）的活性和基因转录水平不可逆转地受到抑制，这是pIFN-α发酵不稳定的最主要原因。利用商业化甲醇电极可以在线测量乙醇、并据此提出了基于乙醇在线测量的改良型自适应的DO-Stat甘油流加控制策略。该策略可以同时利用甘油和积累的乙醇、将乙醇浓度稳定在线地控制于低水平（约2g L-1），且不影响细胞生长速度。无乙醇浓度控制批次的最高pIFN-α浓度仅达到2.08g L-1，且不稳定。而只要乙醇浓度得到控制，pIFN-α浓度均可稳定在2.70~3.65g L-1的高水平，且受后续诱导条件的影响较小。pIFN-α浓度得到提高、发酵性能不稳定问题得到根本解决。（3）使用具有强AOX启动子的Mut+表型重组毕赤酵母发酵生产猪圆环病毒Cap蛋白时，甲醇利用效率低、耗氧严重、DO难以控制、Cap蛋白表达水平低。利用DO对添加等量甲醇和山梨醇的时间响应存在差异的特征现象，提出并构建了一种基于DO在线测量和模糊推理技术的甲醇/山梨醇共混流加自动控制系统。使用该控制系统、并将DO控制于10%时，甲醇代谢途径中的几个关键酶的活性均明显提高、甲醇流加速度得到适度限制、供氧压力得到缓解、DO可以稳定控制在期望水平。此时，甲醇利用效率显着改善、胞内毒副中间产物的积累缓解；Cap蛋白浓度达到198mg·L-1，比使用甲醇诱导策略最优批次的相应值121mg·L-1明显提高；诱导可在通空气条件下进行，整体发酵性能大幅改善。（4）利用生物素缺陷型谷氨酸棒杆菌发酵生产谷氨酸时，培养基中的生物素浓度波动严重影响发酵性能的稳定。为此，提出了基于智能型模式识别的发酵故障诊断系统。在某一时间窗口内、利用支持向量机（SVM）分类器对可在线测量的过程参数（发酵时间、搅拌转速、耗氨速率、OUR、CER）进行状态分类，并结合模糊推理技术将发酵状态划分成生物素“不足”、“适中”、“过量”的叁种模式，构建了智能型的故障诊断系统。通过刻意制造“不足”、“适中”和“过量”的初始生物素浓度环境，获取大量、对应于不同发酵状态模式的数据，建立以生物素初始浓度和发酵时间为输入、其他可在线测量参数为输出的人工神经网络模型，自动生成大量数据对（datapairs），对上述故障诊断系统的有效性进行了仿真模拟研究。模拟结果表明：该故障诊断系统可以将不同初始生物素浓度下的发酵批次进行合理聚类，对发酵状态具有良好的识别判断能力。（5）将上述故障诊断系统实用于谷氨酸发酵过程。在初始生物素含量“适中”的条件下，该在线故障诊断系统自始至终没有发出预警信号；而在初始生物素含量不当的情况下，该系统均可以在发酵初期（6~8h）准确地识别判别出故障类型，并通过补加纯生物素或吐温40、对“错误”发酵批次进行补救。通过有效的故障识别和补救，该系统对“错误”发酵批次的识别结果逐步返回到生物素含量“适中”的范围内，所有发酵批次的谷氨酸最终浓度均达到75~80g·L-1的正常水平，发酵稳定性显着改善。(本文来源于《江南大学》期刊2014-06-01）
张侠,李刚,鞠宝[6]（2013）在《代谢控制发酵课程教学改革探索》一文中研究指出代谢控制发酵是生物工程专业的重要专业基础课,其主要内容是研究微生物的代谢调节和发酵规律。为了提高代谢控制发酵课程的教学质量,本文从更新教学内容、改进教学方法、完善考核方式等方面进行了初步探讨。(本文来源于《教育教学论坛》期刊2013年46期）
罗苏仅,白卫东,赵文红,钱敏,沈棚[7]（2013）在《发酵酒中氨基甲酸乙酯形成的代谢途径及控制》一文中研究指出氨基甲酸乙酯是一种存在于发酵酒中的致癌物。发酵酒中氨基甲酸乙酯主要由酵母降解精氨酸产生的尿素和乳酸菌降解精氨酸产生的瓜氨酸与乙醇自发反应形成。该文综述了发酵酒中氨基甲酸乙酯形成的代谢途径并探讨了降低发酵酒中氨基甲酸乙酯含量的控制策略。(本文来源于《中国酿造》期刊2013年09期）
段生兵[8]（2013）在《基于代谢分析和计算流体力学的头孢菌素C发酵过程优化控制研究》一文中研究指出头孢菌素C（Cephalosporin C，CPC）是头孢类药物的中间体，由顶头孢霉菌通过发酵法生产制得。采用化学法或酶法对CPC分子进行修饰，可以得到一些高效、低毒、广谱的β-内酰胺类抗生素药物，在临床抗感染药物中占有重要地位。CPC发酵在我国起步较早，但目前CPC发酵生产工艺仍存在一些问题。比如，生产性能严重依赖专家和熟练工人的知识与经验，主要杂质去乙酰氧头孢菌素（Deacetoxycephalosporin C, DAOC）积累量高，发酵过程耗氧剧烈、溶解氧浓度（DO）不易控制，原料和操作成本居高不下，等等。本论文对利用顶头孢霉菌（Cephalosporins acremonium HC-3）发酵生产CPC过程的最优底物流加工艺、发酵罐最优桨型组合以及混合碳源发酵生产CPC工艺进行了研究，探讨和比较了不同碳源、氮源自动流加方式和不同桨型组合对CPC发酵性能的影响，并对不同的豆油和混合碳源自动流加方式下的CPC发酵进行了代谢分析，分析得到了最优碳源自动流加条件下CPC发酵得以高效进行的原因。论文主要结果如下：(1)建立了一种新型、硫铵-豆油耦联型的硫铵自动补加策略。结果表明，通过这种新型硫铵流加策略，可将发酵液中的氨态氮(NH4+-N)浓度控制在3-5g/L的范围，既满足了细胞生长与CPC合成对氮源和硫源的需求，又促进了顶头孢霉菌的菌丝分化，为主酵期CPC的高效生产奠定了前期基础。(2)在新型硫铵-豆油耦联型的硫铵流加策略的基础上，比较了CPC主酵期内使用间歇、匀速和DO-Stat法进行豆油自动流加条件下的CPC发酵性能。采用硫铵-豆油耦联型硫铵流加策略+后期通富氧空气的DO-Stat法进行硫铵和豆油补料，可使CPC发酵以高浓度和低副产物积累的方式进行，最终CPC浓度和得率分别达到35.77g/L和13.3%。主代谢副产物DAOC的积累量和DAOC/CPC比分别仅有0.178g/L和0.5%。(3)利用CFD计算技术对适合于CPC生产的发酵罐的桨叶个数和桨型组合进行了模拟计算和优化。顶头孢霉菌发酵生产CPC是高耗氧的过程，搅拌发酵罐的桨叶个数和桨型组合直接影响发酵液中的O2传质和混合效果。与此同时，顶头孢霉菌对剪切力反应敏感，剪切力过大可造成细胞不可逆转的损伤、导致菌丝体提前断裂，对细胞生长和CPC合成产生负面影响。通过模拟计算寻找得到了适合于CPC合成的最优桨型组合、桨叶个数和安装尺寸：桨叶个数2，下层6直叶圆盘涡轮桨/上层4折叶桨，底层桨叶距罐底距离57mm，桨叶间距97mm。对不同桨叶个数/组合下的发酵性能进行了实验验证，结果表明，采用上述最优桨型组合进行CPC发酵，其整体发酵性能得到提高。与使用标准桨型组合相比，CPC浓度提高了52%、代谢副产物DAOC积累量降低了71%。(4)利用DO-Stat法同时自动流加葡萄糖和豆油进行CPC生产时，葡萄糖浓度可以控制在很低的水平，因葡萄糖过量所引起的CPC合成抑制不会发生。使用葡萄糖作为辅助碳源，葡萄糖可以被细胞快速利用、维持或提高细胞的代谢活性；可以间接地改善发酵液主体内的O2传质速度、消除了单独流加豆油时DO控制的“平台”效应、提高了豆油的流加速度，使得CPC合成速度得到进一步改善。在采用该新型混合碳源流加策略、标准搅拌桨型、全程通空气供氧的条件下，CPC浓度最大可以达到36.99g/L，与单独流加豆油相比、CPC对相对昂贵的底物-豆油的得率从11.39%提高到25.14%，代谢副产物去乙酰氧头孢菌素C (DAOC)的积累量少、DAOC/CPC比只有0.28%，达到工业生产要求。使用新型混合碳源流加策略，可以调节碳源物质的流向、提高走向CPC合成途径的碳通量，在维持较高CPC生产强度的前提下，大幅提高CPC得率，抑制代谢副产物的积累、改善CPC发酵产品的质量。(5)对CPC主酵期不同豆油流加方式下的CPC发酵进行了代谢分析。结果发现，采用DO-Stat法补加豆油，可以使更多的碳源物质流向CPC的合成前体，菌体可高效利用初始培养基中的蛋氨酸，TCA循环的代谢通量适度弱化。在此条件下，CO2的释放量减少，CPC得率得到提高。(6)在50L发酵罐上验证了一种新型匀速+DO-Stat结合补油法，该方法同时汲取了匀速补油和DO-Stat法补油的优点，既提高了豆油流加速度和CPC合成速度，又可以将DO稳定地控制在20%-40%之间。与石药集团中诺药业有限公司原有补料工艺相比，豆油转化率得到提高，主要代谢副产物积累量明显下降、DAOC/CPC比仅为0.46%，达到工业生产要求。(本文来源于《江南大学》期刊2013-06-01）
张放[9]（2013）在《混合菌群厌氧发酵的代谢模型及其过程控制》一文中研究指出厌氧生物处理能够直接利用多种有机废弃物,所需要的运行成本较低,并且能够生产包括甲烷、氢气、乙酸、乙醇和生物塑料等多种有用化学品和生物能源,已被广泛的应用于工业有机废水和污泥的处理。但是由于该技术是复杂菌群的共同代谢过程,并且代谢产品的利用也需要与分离纯化技术相结合,我们仍然需要深入研究。本论文以混合菌群厌氧发酵过程为研究对象,在代谢模型、氢气过饱和现象、菌群和代谢产物控制、气体发酵、生物气纯化等方面开展了相关研究：在Rodriguez模型的基础之上,进行了大量的修正,使得厌氧发酵代谢模型的模拟结果更加接近实验结果；通过溶解气质谱仪在线测定氢气在液相中的浓度,首次报道并解释了高温产氢反应器中的氢气过饱和现象；利用强高温(70℃)条件控制混合菌群中古菌的分布,实现了利用葡萄糖生产甲烷和乙酸的目的；在中空纤维膜生物膜反应器中,混合菌群原位利用合成气(氢气和二氧化碳)生产中长链脂肪酸；通过微生物燃料电池(MFC)产电可以驱动双极膜(BPM)解离水生产碱液,并用于生物气的纯化,从而使得厌氧发酵生产的合成气具有实际应用价值。主要内容和结果包括：1.通过引入电子歧化反应的概念,以及在氧化还原电对(NADH/NAD+.和Fdred/Fdox),代谢产物的跨膜传质过程,丁酸、氢气、丙酸等生化反应的计量关系等方面对Rodriguez模型的修正,使得混合菌群厌氧发酵模型的模拟结果更加接近实验结果。即：在酸性条件下,代谢产物主要是丁酸、乙酸和乙醇,而在中性和碱性条件下,代谢产物主要是乙酸和丙酸,并且氢气产量低于2.2mol/mol-glucose;当底物浓度高于0.13mol/L时,代谢产物主要是乙醇和少量的氢气；氢气分压增加导致乙酸产量降低,而使得丁酸产量增加。由于本模型提供了代谢产物分布与环境条件的计算关系,通过进一步修正,本模型也可以用于其它类型发酵系统的模拟,如间歇式反应器和上流式厌氧污泥床反应器(UASB)等。2.通过溶解气质谱仪在线测定氢气在液相中的浓度,我们首次报道了高温产氢反应器中的氢气过饱和现象。结果表明,虽然反应器顶空氢气分压没有明显变化,但是液相中氢气浓度随着底物负荷增加而增加,随着雷诺数的增加而降低,氢气过饱和比在1.7和3.0之间。同时,液相中氢气浓度增加导致氢气产量和底物降解速率降低,乙醇／(乙酸+丁酸)的比值升高。因此,与顶空氢气分压相比,液相中氢气浓度对混菌厌氧发酵过程的影响更为显着。并且,通过气液传质系数的计算说明氢气过饱和现象在厌氧发酵过程中是不可避免的,必须给予考虑。3.在强高温(70℃)混合菌群厌氧发酵的连续搅拌式反应器(CSTR)中,以葡萄糖为底物,经过100天的连续运行表明,反应器运行较为稳定,顶空中的产物主要是甲烷,其产量为0.89-1.22mol/mol-glucose;而液相产物主要是乙酸,其产量为1.45-1.60mol/mol-glucose,含量高于90%。在间歇实验中也存在相似的结果,乙酸的浓度达到34.4g/L。CSTR反应器中的菌群分析表明,产甲烷古菌主要是嗜氢产甲烷菌Methanothermobacter thermautotrophicus和Methanobacterium thermoaggregans,总含量达到古菌总量的98%以上。这说明利用强高温条件可以控制混合菌群中古菌的分布,即抑制嗜乙酸产甲烷菌的活性并富集嗜氢产甲烷菌。4.将有机污染物和生物质直接气化为合成气,是微生物利用难降解底物的重要途径之一。利用合成气生产脂肪酸,尤其是中长链脂肪酸,是实现有机污染物再利用的重要方式。我们通过中空纤维膜生物膜反应器实现了混合菌群原位利用合成气(氢气和二氧化碳)生产脂肪酸。氢气的利用率达到100%,而代谢产物包括乙酸、丁酸、己酸和辛酸,最高浓度分别是7.4,1.8,0.7和0.42g/L。生物膜生产己酸的速率与文献报道相似,约为31.4mmol-C/g-VSS/d,而辛酸的生产速率则比文献报道的结果高6倍,约为19.1mmol-C/g-VSS/d。此外,菌群分析表明,生物膜中的微生物以Clostridium ljungdahlii和Clostridium kluyveri为主,约占61.7%。由于具有环境的耐受能力强和单位体积反应器的比表面积高等优势,与悬浮生长反应器相比,中空纤维膜生物膜反应器具有较高的反应活性,从而十分利于其在合成气发酵方面的应用。5.生物气中C02的去除是利用生物气的前提,而碱液的价格和运输成本是限制其应用的因素之一。通过MFC产电可以驱动双极膜解离水生产碱液：在没有外加电压的条件下,碱液的pH值最高为9.8；而当外加0.5V的电压时,pH值达到11.6。通过增加NaCl浓度,提高外加电压和降低外接电阻等方法均可以增加碱液的pH值。并且,上述碱液可以用于生物气的纯化,CH4的含量最高可以达到100%,从而使得厌氧发酵生产的合成气具有应用价值。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2013-05-01）
[10]（2013）在《锐意创新 广泛交流 厚积薄发——天津科技大学代谢控制发酵技术国家地方联合工程实验室》一文中研究指出(本文来源于《中国轻工教育》期刊2013年02期）
代谢控制发酵论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
丙酸杆菌属菌株发酵过程中不仅会产生以丙酸为主的有机酸,还会产生维生素B_(12),但是传统的发酵过程往往只收获一种产品。为了提高发酵的过程经济性,本论文建立了一种以膜分离和离子交换树脂原位吸附为特征的新型生物反应过程,实现了丙酸/维生素B_(12)的双产物耦合发酵;通过优化培养基中的碳源组分来调节代谢产物中的杂酸组分,提高了底物对丙酸的转化效率。本论文的主要研究成果如下:一.为解决费氏丙酸杆菌批次发酵过程中前体物质5,6-二甲基苯并咪唑(DMB)对发酵的不利影响及丙酸的反馈抑制作用,建立了“边发酵、边分离、边转化”的半连续耦合发酵工艺,实现了丙酸/维生素B_(12)的联产。(1)在膜在线分离菌体的基础上,引入阴离子层析技术原位吸附分离发酵液中的丙酸,解除了丙酸的反馈抑制作用。结果表明,经过一次弱碱性阴离子交换树脂ZGD630吸附分离后,丙酸的产量可达到57.55 g/L,丙酸产率为0.34 g/(L.h),糖酸转化率为0.61g/g,较批次发酵分别提高了24.54%、21.43%、19.61%。(2)综合考虑发酵罐容积、ZGD630树脂吸附载量、膜通量等因素,构建了一套10L规模的丙酸/维生素B_(12)双产物耦合发酵系统,建立了维生素B_(12)的细胞离位转化工艺。结果表明,当发酵进行至84h时,在膜在线分离菌体的基础上,向移除丙酸的发酵清液中接入新鲜的种子液继续发酵84h,加入0.9 mg/L的DMB进行维生素B_(12)的后续转化,发酵结束时维生素B_(12)产量为28.36 mg/L,较批次发酵提高了18.26%;丙酸产量为59.75 g/L,提高了33.73%。(3)利用双产物耦合发酵系统连续运转5个循环后,丙酸产量累计达到122.47g/L,维生素B_(12)的产量累计为54.81 mg/L,该过程仅需504h,相当于3个批次发酵时间,设备的利用效率得到了显着提高,体现出良好的应用前景。二.为了有效控制发酵液中杂酸(丁二酸、乳酸等)的比例,提高碳源对丙酸的转化效率,以产酸丙酸杆菌为实验菌株,优化了培养基中的碳源组分及浓度、pH调节方式,提高了丙酸的产量。(1)比较分析了以葡萄糖、甘油为单一碳源及二者混合使用(不同比例)时,发酵液中丙酸、丁二酸、乳酸、乙酸的含量及比例。结果表明,以葡萄糖和甘油为单一碳源时,丙酸产量分别为45.58 g/L和48.52 g/L,而丁二酸的产量分别为26.08 g/L和10.29 g/L,而以甘油进行流加补料发酵时,乳酸产量先升高后下降,说明碳源浓度不同影响杂酸的产生。因此,可通过调节甘油和葡萄糖的比例来控制发酵液中的杂酸比例。(2)优化了培养基中甘油和葡萄糖的比例,提高了丙酸的产量。结果表明,当甘油和葡萄糖浓度分别为20g/L和80g/L(1:4)时,丙酸产量为54.75 g/L,提高了20.12%;丁二酸产量为8.49 g/L,降低了67.45%,糖酸转化率为0.57 g/g,提高了18.75%。(3)采用分段补加的方式,使发酵液中的甘油浓度维持在5 g/L以下,结果表明,该发酵条件下,丙酸产量为56.29 g/L,产率为0.24 g/(L·h),糖酸转化率为0.61 g/g。(4)分析了NH3.H_2O、Ca(OH)_2、KOH、NaOH四种碱液对丙酸代谢的影响,结果表明,当使用Ca(OH)_2调节pH值时,丙酸产量最高,同时也有利于产物丙酸钙的生产。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
代谢控制发酵论文参考文献
[1].高翠娟,郑亚琴.产琥珀酸重组解脂酵母发酵副产物乙酸的代谢控制[J].生物工程学报.2018
[2].魏立全.丙酸/维生素B_(12)耦合发酵工艺集成及代谢产物组分控制[D].河北大学.2017
[3].闫媛媛,胡文忠,姜爱丽,穆师洋.葡萄酒酒精发酵过程中酵母菌种类、代谢产物的变化及其关键控制工艺研究进展[J].食品工业科技.2015
[4].王乐,倪子富,惠明,王金水.代谢控制发酵产琥珀酸研究进展[J].化工学报.2015
[5].丁健.基于人工智能和代谢调控的典型好氧发酵过程在线控制和故障诊断[D].江南大学.2014
[6].张侠,李刚,鞠宝.代谢控制发酵课程教学改革探索[J].教育教学论坛.2013
[7].罗苏仅,白卫东,赵文红,钱敏,沈棚.发酵酒中氨基甲酸乙酯形成的代谢途径及控制[J].中国酿造.2013
[8].段生兵.基于代谢分析和计算流体力学的头孢菌素C发酵过程优化控制研究[D].江南大学.2013
[9].张放.混合菌群厌氧发酵的代谢模型及其过程控制[D].中国科学技术大学.2013
[10]..锐意创新广泛交流厚积薄发——天津科技大学代谢控制发酵技术国家地方联合工程实验室[J].中国轻工教育.2013