一、麦角固醇发酵不同流加方式的比较(论文文献综述)
王均华[1](2021)在《酿酒酵母萜类化合物高效合成菌株的构建及代谢调控》文中研究指明萜类化合物在医药、农业、化妆品、食品和能源等行业有潜在的应用的价值,但萜类化合物在植物中的含量较低,植物生长周期长和萜类化合物提取成本较高,限制了其的广泛应用。与植物提取相比,微生物合成具有生长迅速、生产周期短和提取方便等优势。本文通过构建酿酒酵母α-法尼烯和香叶基香叶醇高效合成菌株,为酿酒酵母萜类化合物高效合成平台的构建奠定基础。主要研究结果如下:(1)强化甲羟戊酸途径提高细胞膜中角鲨烯的积累。通过染色体整合过表达1、2和3个拷贝甲羟戊酸途径HMG1或者t HMG1基因、甲羟戊酸途径所有基因(ERG10、ERG13、3个拷贝HMG1、ERG12、ERG8、MVD1、IDI1和ERG20)或者(ERG10、ERG13、3个拷贝t HMG1、ERG12、ERG8、MVD1、IDI1和ERG20),考察了不同甲羟戊酸途径强化方式对生长和角鲨烯含量的影响。结果表明,尽管过表达3个拷贝甲羟戊酸途径HMG1或者tHMG1基因、甲羟戊酸途径所有基因可以促进角鲨烯的合成,但会对菌体生长带来负担;过表达1和2个拷贝甲羟戊酸途径HMG1或者tHMG1基因不会影响菌体生长,发酵168 h角鲨烯的含量最高达到207.02 mg/L(67.31 mg/gDCW)。(2)在酿酒酵母染色体上构建α-法尼烯合成途径。首先,通过染色体整合具有不同催化效率的法尼烯合成酶,发现甲羟戊酸途径的强度和α-法尼烯合成酶的催化效率是法尼烯合成菌株构建的两个关键节点;然后,比较了不同甲羟戊酸途径强化方式对α-法尼烯合成的影响,发现过表达1和2个拷贝甲羟戊酸途径HMG1或者tHMG1基因更加有利于α-法尼烯的合成;最后,通过替换TDH3启动子为GAL启动子,发现α-法尼烯合成酶编码基因的表达水平和法尼烯的产量急剧上升;同时,发现融合表达α-法尼烯合成酶编码基因和ERG20基因可以促进α-法尼烯的合成。最终,在摇瓶水平,重组菌α-法尼烯的产量最高达到1.0 g/L。(3)敲除甲羟戊酸途径上下游竞争途径关键基因促进α-法尼烯的合成。通过使用CRISPR/cas9基因编辑技术敲除甲羟戊酸途径上游和下游竞争途径关键基因,考察OD600、乙醇、甘油和α-法尼烯含量的变化。结果表明,在过表达甲羟戊酸途径所有基因(ERG10、ERG13、3个拷贝HMG1、ERG12、ERG8、MVD1、IDID1和ERG20)和表达多拷贝α-法尼烯合成酶的基础上,同时敲除ADH3、4、5、6基因不会减少乙醇的积累;单独敲除GPD1或者GPD2基因会造成甘油含量下降,乙醇的含量上升;同时敲除GAL1、7和10基因会造成GAL启动子控制的表达基因转录水平下降;同时敲除ADH3、4、5、6基因、单独敲除GPD1或者GPD2基因、同时敲除GAL1、7和10基因或者同时敲除CIT2和MLS1基因(胞质Acetyl-CoA流向其他细胞器关键基因)均会造成α-法尼烯产量下降;同时敲除BTS1和DPP1基因有助于更多的FPP流向α-法尼烯的合成。最终获得的优势重组菌在5 L发酵罐进行分批补料发酵144 h,α-法尼烯的最高产量为1.6 g/L。(4)原养型α-法尼烯合成菌株的构建。在染色体上整合过表达1个拷贝HMG1基因和整合表达α-法尼烯合成酶的基础上,通过回补氨基酸编码基因,考察菌体在摇瓶中的生长、角鲨烯含量和法尼烯含量变化,发现重组菌的最高OD600和α-法尼烯含量分别提高了82.3%和26.9%。在此基础上过表达甲羟戊酸途径所有基因,α-法尼烯的产量提升了1倍。在5 L发酵罐进行分批补料发酵192 h,α-法尼烯的最高产量为26.16 g/L。(5)香叶基香叶醇高效合成菌株的构建。在前面研究的基础上,通过染色体过表达2个拷贝t HMG1基因、成团泛菌来源GGPP合成酶PaGGPPs-ERG20和PaGGPPs-DPP1基因,构建获得一株基础香叶基香叶醇合成菌株,在摇瓶中发酵168 h产量为374.02 mg/L。然后,通过染色体过表达AtIPK基因、添加异戊二烯醇和敲除甾醇合成途径转录抑制基因ROX1增加IPP供给,在摇瓶中发酵168 h产量为772.98 mg/L。重组菌在5 L发酵罐进行分批补料发酵216 h,通过添加异戊二烯醇和乙醇溶液,香叶基香叶醇的的最高产量为5.07 g/L。
王岩岩,刘林霞,金朝霞,张大伟[2](2021)在《代谢工程在维生素生产中的应用及研究进展》文中研究表明维生素是维持人体生命活动必需的一类有机物质,机体本身一般不能合成或合成量不足,因此需经食物或其他强化产品获取。目前,维生素产品已广泛应用于医药、食品添加剂、饲料添加剂、化妆品等领域,而且全球对维生素的需求也是呈逐年增长态势。维生素的生产方法主要包括化学合成法和生物合成法。化学合成法通常安全隐患大、反应条件严苛、废物污染严重,相比之下,代谢工程生产维生素绿色环保安全、能耗低,因此建立微生物细胞工厂具有重大的科学意义和应用需求。文中回顾了近30年来代谢工程在维生素生产领域的研究进展,详细阐述了水溶性维生素(维生素B1、B2、B3、B5、B6、B7、B9、B12和维生素C的前体)和脂溶性维生素(维生素A、维生素D的前体、维生素E和维生素K)的生物合成研究现状,并对其发酵生产的瓶颈进行了探讨,最后对合成生物技术创建维生素生产菌种进行了展望。
曹中琦[3](2019)在《基于活性催化膜反应器技术的乙醇发酵过程研究》文中进行了进一步梳理化石燃料具有不可再生的特性,而且其燃烧带来了严重的环境问题,燃料乙醇等新型绿色可再生能源因其综合碳排放为零,成为各国的研究热点。目前全球95%的乙醇在工业上是利用发酵法进行生产的,其中70%以上以分批发酵的方式进行,但是此过程中乙醇产率通常只有1.0-2.5g-L-1.h-1,而研究者所提出的连续发酵过程尽管可以提高发酵效率,但存在高稀释率下细胞洗出的问题,且受到底物流失以及产物抑制作用等限制。通过将固定化细胞技术和渗透汽化技术同时用于上述过程中,不仅解决了细胞洗出的问题,还能够达到缓解产物抑制的效果。然而对于传统的乙醇发酵-渗透汽化耦合过程,胞内抑制性产物乙醇首先进入料液主体,之后扩散到渗透汽化膜表面进行分离,存在传质步骤多,传质距离长、传质阻力大的问题;更重要的是,真正对酵母产生抑制作用的是胞内的乙醇而并非料液主体中的乙醇,传统耦合过程通过移除料液主体的乙醇使胞内乙醇的逐渐向胞外扩散,但因受到传质阻力的限制,胞内抑制性产物乙醇难以快速扩散出细胞,残留的乙醇仍会对酵母的活性以及酵母繁殖的过程产生影响,从而导致乙醇连续发酵-渗透汽化耦合过程乙醇的瞬时产率逐渐下降,甚至发酵过程无法继续进行。针对上述问题,本研究提出了一种基于活性催化膜反应器技术提高细胞乙醇浓度梯度,从而促进胞内抑制性乙醇快速扩散,缓解产物抑制的方法。上述过程主要是基于固定化细胞技术将酵母固定于分离膜表面实现的,即制备包覆有活性酵母的复合催化膜,并在此基础上构筑活性催化膜反应器用于乙醇发酵过程。并且通过本技术有助于缓解发酵过程中的产物抑制,可有效提高酵母的生长繁殖与活性,促进乙醇连续发酵过程的高效稳定运行。本研究首先对乙醇发酵过程中的发酵参数以及操作条件进行优化,结果显示,稀释率以及初始葡萄糖浓度的增加会提高乙醇产率,但是存在最大比生长速率对稀释率的限制作用,而且会带来产物抑制以及底物抑制的问题。针对产物抑制问题,通过对底物、产物以及细胞自身对酵母生长的抑制作用进行系统的研究,建立了综合考虑底物、产物以及细胞对乙醇发酵过程产物抑制影响的动力学模型,并在此基础上结合物料衡算建立了关于乙醇连续发酵过程的动力学模型,模型的预测值与实验结果比较一致。其次,针对上述乙醇连续发酵过程中的产物抑制问题,通过外加乙醇的方法研究乙醇对酵母活性的影响,并在此基础上建立了乙醇对酵母活性影响规律的模型。通过调控发酵过程底物的浓度以得到不同浓度发酵生成的乙醇,从而更深入的讨论生成的乙醇对酵母活性的影响情况。此外,研究了发酵主要的副产物对酵母活性的影响,系统探讨了在发酵过程中影响酵母活性的主要物质及机理。酵母活性随着乙醇浓度的提高呈下降的趋势,乙醇浓度与酵母比死亡率之间呈指数关系,发酵产物中的酸性物质主要通过H+的作用影响酵母活性,而酵母活性并不受甘油的影响。之后,针对在发酵过程中乙醇对酵母活性以及酵母繁殖的影响,本研究在传统发酵-渗透汽化耦合技术的基础上提出一种将发酵过程生成的乙醇即时移除的方法,解决了传统耦合技术中胞内生成的乙醇需经过料液主体传递到膜表面进行分离的传质距离长以及阻力大的问题,强化了胞内抑制性乙醇扩散出酵母的过程,从而进一步缓解了乙醇对酵母活性以及繁殖过程的影响。制备固定化酵母的PES/PDMS活性催化膜,并对膜结构进行表征,评价其发酵性能以及分离能力。通过优化设计,使催化层的孔隙率高达79.1%,保证了固定化酵母的发酵性能与游离酵母相当,并且在高浓度底物的条件下表现出更优的发酵能力。所制备的活性催化膜分离层的渗透汽化性能与传统PDMS膜相当。针对在乙醇发酵-渗透汽化耦合过程中分离膜的渗透汽化性能随发酵过程进行出现劣化的问题,通过长达8000 h的间断性渗透汽化实验测试了发酵液中的主要物质对膜性能的影响程度,表明所制备的PDMS膜在长时间使用过程中表现出优异的稳定性。在上述研究的基础上,对活性催化膜的耦合性能进行探讨。结果表明对比于其他发酵过程,如分批发酵以及传统发酵-渗透汽化耦合过程,在活性催化膜反应器中进行的乙醇发酵过程具有最低的乙醇残留浓度,其乙醇产率(3.05 g.L-1.h-1)与分批发酵(2.26 g.L-1.h-1)相比提高35%。表明活性催化膜反应器技术可以有效移除酵母附近的乙醇,有利于生成的乙醇从酵母中扩散,从而更进一步缓解产物抑制,达到提高乙醇产率的目的。最后,基于上述关于活性催化膜反应器技术在乙醇发酵-渗透汽化耦合过程中的研究结果,提出了一种缓解乙醇发酵过程中因乙醇对酵母生长及活性的影响导致乙醇产率逐渐下降的方法。探讨在活性催化膜反应器中乙醇连续发酵过程参数的变化规律。在活性催化膜反应器中酵母浓度及活性均高于传统发酵-渗透汽化耦合过程,乙醇瞬时产率并无明显下降,乙醇体积产率与传统耦合过程相比提高了 21%。并且基于对乙醇连续发酵动力学以及产物抑制的研究,结合物料衡算建立了乙醇连续发酵-渗透汽化耦合过程的动力学模型,结果表明模型预测值与实验的结果比较一致,进一步说明活性催化膜反应器在用于乙醇连续发酵过程中的优势。
陈艳[4](2017)在《高产番茄红素酿酒酵母的设计构建与发酵过程优化》文中研究说明异源代谢路径和底盘细胞的适配性是异源微生物合成的关键因素。本研究以构建高产番茄红素的酿酒酵母为目标,对底盘细胞和异源路径进行理性设计和交互优化,极大地提高番茄红素产量和纯度。与此同时,针对改造过程中发现的关键遗传靶点YPL062W对萜类物质生产的影响进行了系统表征,重新注释了它的生物学功能。首先,以酿酒酵母CEN.PK2为宿主细胞构建诱导型番茄红素异源合成路径。通过两种增强型GAL诱导策略(Δgal1Δgal7Δgal10、Δgal80)比较,发现前者更有利于番茄红素合成。在此基础上,敲除ypl062w使得番茄红素产量提高1.5倍,同时乙酸积累大量减少,甲羟戊酸(MVA)途径关键前体乙酰辅酶A的含量增加约1倍,因此敲除ypl062w的酿酒酵母作为后续研究的底盘细胞。此外,我们发现敲除ypl062w能够有效提升酿酒酵母合成单萜、倍半萜、二萜、三萜及四萜的产量,具有普遍性。通过转录组分析发现敲除ypl062w主要从上调乙酰辅酶A合成、MVA路径、异源基因表达、能量合成、细胞膜关键组分合成这五个方面强化异源萜类合成。而且,YPL062W并不发生转录,而是属于ALD6的核心启动子,且ALD6表达量与萜类化合物产量呈负相关关系。因此,YPL062W主要通过调控ALD6转录作用于萜类合成。在强化前体物质供给的底盘细胞基础上,进一步优化番茄红素合成路径,即通过5种CrtE、2种CrtB和3种CrtI的来源组合筛选强化异源路径通量,获得产量最优的路径基因组合;并利用启动子强度和整合拷贝数微调途径限速酶Blakeslea trispora CrtI,提高番茄红素占总类胡萝卜素的比重。最后,再优化底盘细胞,即通过考察不同交配型的酵母底盘细胞以及远端遗传基因座对番茄红素合成的影响,进一步优化产量;通过上调胁迫响应因子INO2增强酵母对番茄红素的耐受能力;通过引入异源血红蛋白基因VHb提高细胞和产物得率。经过上述适配优化,番茄红素产量提高近30倍(从2.43 mg/g DCW到66.14 mg/g DCW),且其占总类胡萝卜素的比例达到91.41%。最终经发酵过程(培养基、补料方式、溶氧控制)优化,在50 L发酵罐补料分批试验中,番茄红素产量达到2.75 g/L,是目前酿酒酵母中的最高产量。
赵伟军[5](2016)在《工业酿酒酵母代谢工程改造强化S-腺苷-蛋氨酸生物合成的研究》文中指出S-腺苷蛋氨酸(SAM)广泛存在于生物体细胞中,参与体内转甲基、转硫基和聚胺合成等多种重要的反应,它在肝病、抑郁症和关节炎等疾病的治疗与预防中有重要的应用,市场需求量巨大。本文运用代谢工程技术对酿酒酵母工业菌株ZJU001中SAM合成的相关代谢途径进行改造以提高SAM的产量。在菌株ZJU001中利用多拷贝整合型质粒pYMIKP-SAM2实现了SAM2基因的过表达,增加了胞内SAM合成酶的表达量,提高菌株合成SAM的能力。在10L发酵罐上,改造菌株的SAM产量达到8.81 g/L,比原始菌株提高了27.1%。以模式菌株BY4741为对象开展了酿酒酵母胞内合成SAM相关代谢网络的研究。从SAM合成的底物供给、SAM合成后的累积及降解途径等角度出发,分别构建了P型ATP酶基因PMRl、糖原支链酶基因GLC3、细胞周期蛋白依赖性激酶基因PH085和SAM脱羧酶基因SPE2等四个基因敲除的突变菌株。考察各突变菌株SAM的合成能力,发现GLC3和SPE2的单独缺失有利于酿酒酵母对SAM的合成与积累。为提高工业菌株ZJU001中基因敲除的稳定性,建立了一套针对双倍体工业菌株的基因快速敲除的新方法。构建了ZJU001中的GLC3、SPE2、ERG4和ERG6四个基因分别敲除及GAL11基因过表达的五个突变菌株。通过考察突变菌株的SAM合成能力,结果显示GLC3和SPE2基因敲除的突变菌株其SAM产量分别提高了20.1%和12.4%。运用标记回收的基因敲除技术在ZJU001中同时敲除GLC3和SPE2,并过表达SAM2,获得工程菌ZJU001-GS-SAM2。该菌在摇瓶发酵中的SAM产量达到1.14g/L,是出发菌株的1.7倍,结果表明三个基因改造对促进SAM的合成和积累具有协同作用。运用反馈控制分批补料发酵策略在10L罐上考察了ZJU001-glc3、 ZJU001-spe2、ZJU001-GS以及ZJU001-GS-SAM2的SAM生产能力,结果显示ZJU001-GS-SAM2的SAM产量最高,达到10.32 g/L。以发酵积累数据为基础,建立拟指数流加模型,设定比生长速率μ=0.125 h-1,对ZJU001-GS-SAM2的发酵进行优化,生物量最终达到121.0 g DCW/L,SAM产量达到12.47 g/L。本论文利用代谢工程技术对酿酒酵母工业菌株ZJU001合成SAM的代谢网络进行优化和改造,大幅度提高了该工业菌株生产SAM的能力,为SAM的工业化生产打下良好的基础。
杜艳慧[6](2017)在《工程酿酒酵母产原人参二醇的发酵条件优化研究》文中提出人参皂苷由于具有抗癌、抗炎、抗过敏、抗高血压、降低胆固醇等多种生物学活性,因此受到外界的广泛关注。原人参二醇作为人参皂苷的前体物质,也存在多种药理活性,具有重要的研究价值。本文以酿酒酵母工程菌作为出发菌株生产原人参二醇,通过培养基优化,得到最佳培养基成分为葡萄糖20 g/L,蛋白胨20 g/L,酵母粉10 g/L,腺嘌呤0.2g/L,尿嘧啶0.2 g/L,赖氨酸0.4 g/L。接种量取5%。优化后摇瓶发酵原人参二醇的产量为380.4 mg/L。在此基础上进行了5 L发酵罐发酵,控制pH值为5.5,通过葡萄糖流加、葡萄糖与乙醇混补、乙醇浓度控制流加三种碳源流加方式的对比,得到乙醇浓度控制流加效果最好,原人参二醇产量达到0.689 g/L。通过流加无机盐、微量元素以及维生素溶液,使原人参二醇产量达到1.3 g/L。另外通过对比两种不同的发酵罐高径比,发现在高径比为2:1的发酵罐中发酵得到原人参二醇的产量为1.78 g/L,较高径比1.25:1条件下提高了85%。在此基础上尝试了双水相发酵。以油酸甲酯为有机相,在5 L发酵罐中添加量为10%,添加时间为36 h,得到的菌体量和产物产量都有所降低,原人参二醇产量为1.021g/L。最后通过流加腺嘌呤溶液实现酿酒酵母高密度发酵,细胞浓度达到96.71 g/L。发现在15 mg/L/h的腺嘌呤流加速率下,原人参二醇的产量稳定在4.25 g/L,是最初摇瓶产量的15.9倍。
庄英萍,陈洪章,夏建业,唐文俊,赵志敏[7](2015)在《我国工业生物过程工程研究进展》文中研究表明工业生物技术的进步离不开工业生物过程工程研究的不断深入及发展,我国作为工业发酵大国在工业生物技术由实验室向产业化转化过程中面对诸多挑战,由此而逐渐发展起来的我国工业生物过程工程发展先后经历了多个阶段,伴随着不同阶段的发展,我国的工业生物技术水平得到不断的提升。本文重点回顾了近三、四十年来我国工业生物过程工程发展的历程,包括早期由化工过程研究引入的动力学模型化研究、基于过程控制的优化理论与方法的应用、基于过程在线监测技术发展起来的参数相关性分析方法、过程多尺度理论的建立、基于现代固态发酵的新型固态发酵罐的设计及优化技术发展等。通过对生物过程工程发展历程的回顾对先进工业生物过程发展面临的技术难题及由此引出的未来发展重点方向进行了探讨。
田红池[8](2016)在《酿酒酵母高密度乙醇发酵过程的系统生物学研究》文中研究说明高密度发酵是提高产物生产速率、缩短发酵周期的有效手段,但是培养基中的细胞密度过高,将会对细胞产生胁迫作用,不利于细胞的生长和正常工作。本文将高密度发酵应用于酿酒酵母乙醇中,将酵母细胞在1g/L、5g/L、10g/L、20g/L和40g/L等五种接种密度下发酵。利用系统生物学的分析手段,从脂质组学、代谢物组学、蛋白组学的角度分析了接种密度对细胞的影响。通过比较五种接种密度下酵母细胞的发酵性能,我们发现:提高接种密度能够使细胞更快地进入指数生长期;高密度能够降低细胞的净增长,提高目标产物乙醇和副产物甘油的产量。脂质组学研究表明,高密度的生存条件下肌醇含量降低,抑制了PI的合成的同时促进了PS、PG合成;为了适应高密度的生存环境,酵母细胞通过降低饱和脂肪酸和短链脂肪酸的合成调节膜结构的物理化学性质;同时酵母细胞中具有保护作用的麦角固醇大量合成。代谢物组学的研究表明,高密度下三羧酸循环途径受到抑制,甘油和脯氨酸等对细胞具有保护性作用的分子合成增大,提高了细胞对环境的适应能力,同时,肌醇和乙醇胺等与磷脂合成相关的物质也合成受到影响,与磷脂组学数据相吻合。同过蛋白质组学分析发现,高密度下酵母细胞受到热胁迫、氧化胁迫等压力,细胞内热休克基因编码的分子伴侣以及一些必需基因编码的蛋白参与酵母细胞的胁迫响应。
薛闯[9](2010)在《锌离子添加和颗粒尺度调控对自絮凝酵母SPSC01乙醇耐性的影响及其作用机制》文中研究说明生产成本高是燃料乙醇生产面临的主要问题。由于能耗成本大约占燃料乙醇总生产成本的30%,仅次于原料成本,降低能耗成为燃料乙醇产业的重要需求。超高浓度发酵可以提高发酵终点的乙醇浓度,减少精馏操作的能耗及废槽液量,进而节省废糟液处理的能耗,是燃料乙醇创新技术发展的主要方向。由于高浓度乙醇对酵母细胞的强毒性作用,超高浓度乙醇会出现发酵速率慢,糖发酵不彻底的现象,不仅发酵罐设备生产强度显着降低,而且浪费原料。因此,开展酵母细胞乙醇耐性机理的研究,开发相应的调控策略,对燃料乙醇生产实现超高浓度发酵具有重要的理论和实际意义。本文以自絮凝酵母SPSC01为研究对象,使用合成培养基,研究了必需营养源(NH4)2SO4、K2HPO4和维生素及六种重要的二价金属离子(MgSO4·7H2O、CaCl2·2H2O、FeSO4·7H2O、CoCl2·6H2O、ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O)对酵母细胞生长、乙醇耐性和发酵终点乙醇浓度的影响。实验结果表明:添加三种营养源对细胞生长和乙醇耐性提高有促进作用;Mg2+、Ca2+和Zn2+能提高酵母细胞的乙醇耐性和发酵终点乙醇浓度,但Mn2+、Fe2+和C02+对酵母细胞乙醇耐性没有明显影响,Co2+对提高发酵终点乙醇浓度有促进作用,Mn2+对乙醇浓度没有明显影响,Fe2+则降低发酵终点乙醇浓度。在此基础上,利用均匀设计法对与乙醇耐性和发酵终点乙醇浓度相关的七个因素进行优化,得到了用于预测酵母细胞乙醇耐性和发酵终点乙醇浓度的回归方程,对以乙醇冲击条件下酵母细胞存活率表示的最大乙醇耐性和发酵终点最高乙醇浓度进行了预测,结果分别为(91.1±1.74)%和47.90±0.95 g l-1,与实验值(90.2±0.89)%和47.15±0.85 g l-1吻合良好,比单因素优化获得的最大乙醇耐受性83.5%和发酵终点最高乙醇浓度43.70 g l-1相比有明显提高,表明这些因素之间存在协同效应,这些研究结果为提高发酵系统酵母细胞乙醇耐性和发酵终点乙醇浓度奠定了基础。在研究工作中首次发现了锌离子对提高酵母细胞乙醇耐性的促进作用,因此进一步考察了分别添加0.01、0.05和0.1g l-1硫酸锌对高浓度(培养基葡萄糖浓度245 g l-1)乙醇连续发酵的影响。实验结果表明:锌的添加能改变自絮凝酵母颗粒的平均粒度,提高其对乙醇和高温胁迫的耐性,使连续发酵终点乙醇浓度相应提高,因此调控培养基中的锌离子浓度,是提高絮凝酵母乙醇耐性的新途径;进一步的研究工作揭示,酵母胞内锌的积累能提高其麦角固醇和海藻糖的含量,这两种物质对提高酵母细胞乙醇耐性有重要的作用,和未添加锌离子的对照组相比,添加0.05 g l-1硫酸锌可以使发酵终点乙醇浓度提高8.4%,甘油浓度下降42.0%,抗乙醇和高温胁迫的耐性分别提高了20%左右。由于锌离子添加和自絮凝酵母粒度分布都影响其乙醇耐性,为了进一步揭示这一现象的机理,研究了培养基中添加0.05 g l-1锌离子和改变自絮凝酵母粒度分布对酵母细胞的保护作用及代谢通量的变化。为了区分这两个因素的影响,锌离子添加组颗粒大小调节为300μm,并与未添加锌离子的同一尺度自絮凝酵母乙醇发酵实验组进行比较。研究结果显示,与自絮凝酵母平均粒径为100和200μm的实验组相比,平均粒径为300μm的实验组乙醇浓度、酵母细胞存活率和糖吸收速率都达到最大,分别为110.0 g l-1、58.0%和286.69C-mmol l-1 h-1,而发酵副产物甘油、琥珀酸、乙酸和丙酮酸浓度分别降低了15.7%、24.5%、48.4%和50.0%。添加0.05g l-1硫酸锌使细胞内总麦角固醇和海藻糖含量分别增加了71.6%和96.5%,在发酵液中未检测到丙酮酸,甘油浓度降低了37.6%,乙醇浓度提高了9.1%,酵母细胞存活率提高了31.0%,葡萄糖代谢、麦角固醇、海藻糖和乙醇节点的碳流通量分别提高了5.3%、28.6%、43.3%和9.1%。此外,自絮凝酵母颗粒平均粒径的增加能增强反应器对细胞的截留作用,提高发酵罐内的生物量浓度,进而增加酵母颗粒群体对葡萄糖的表观吸收能力,使酵解途径碳流量增大,最终导致乙醇浓度的增加。锌离子添加和自絮凝酵母颗粒尺度增大导致乙醇浓度的增加,使胞内大分子生物合成如DNA、RNA、蛋白质和磷脂等节点的碳流量受到明显的抑制,用于维持代谢的ATP能耗增加,体现了高浓度乙醇产生的高负荷以及对细胞生长和发酵的强抑制作用。在超高浓度连续乙醇发酵过程中,酵母颗粒群体对葡萄糖的吸收速率仅为常规乙醇发酵条件下的1/2-1/3,因此提高超高浓度乙醇发酵中酵母细胞对碳底物的吸收能力是提高发酵终点乙醇浓度的关键。
张鹏荣[10](2009)在《产黄青霉固体发酵产麦角固醇的研究》文中指出麦角固醇是重要的医药化工中间体,是生产维生素D2的主要原料,绝大部分存在于真菌细胞膜中的一种固醇类化合物,可以用其表征生物量,已成为真菌生物量的重要标志物之一。本论文对产黄青霉固体发酵生产麦角固醇进行了研究。通过薄层色谱、紫外吸收光谱、高效液相色谱对产黄青霉固体发酵物所得粗提液进行定性分析,证实其发酵产物中含有麦角固醇,并通过薄层色谱微量分离纯化与紫外分光光度法结合,确定了TLC—UV法测定麦角固醇的含量的方法,并建立了相应的计算关系.。本文针对皂化萃取工艺条件进行了研究。选用乙醇、甲醇和氢氧化钠作为皂化剂,通过正交实验对麦角固醇提取条件进行优化,获得较佳皂化提取条件:发酵物与皂化液之比(m/v)为1/5,乙醇、甲醇、15%NaOH体积比为分别为2:1:2,皂化温度为90℃,皂化时间为90min。采用平板培养、冷冻固化培养基的方法获得纯菌丝体,验证麦角固醇的含量与菌体量的线性关系。考察了培养时间、培养基成分对菌丝体细胞中麦角固醇含量的影响,发现培养时间、培养基成分对麦角固醇的含量影响较小,得出产黄青霉菌丝体与麦角固醇含量的关系为y=4.354 10-3x,(x与y的单位为g)。对固体发酵培养基组成和发酵条件进行了优化研究,通过单因素实验,得出以麸皮与豆饼粉为基本组成的培养基中添加葡萄糖、尿素、磷酸二氢钾能有效的促进麦角固醇的累积。通过正交实验得出固体培养基的较佳配比:麸皮与豆饼粉的质量分别为8g和2g,葡萄糖0.8g、尿素0.06g、磷酸二氢钾0.01g。最佳发酵的条件为:基质含水量为1.0mL·g-1,发酵时间为4.5天。在最优条件下,麦角固醇的产量可达2.953 mg/g(干培养基)。研究了利用硅胶柱色谱纯化产黄青霉固体发酵粗提液中的麦角固醇,所用的洗脱液为石油醚—乙醚的混合溶剂系统,其体积比为5:2,并对分离纯化后的目标产物进行了紫外和高效液相分析,结果表明分离效果较好,纯度可达85.6%。
二、麦角固醇发酵不同流加方式的比较(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:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(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。
三、麦角固醇发酵不同流加方式的比较(论文提纲范文)
(1)酿酒酵母萜类化合物高效合成菌株的构建及代谢调控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 萜类化合物简介 |
1.1.1 萜类化合物的微生物合成 |
1.1.2 角鲨烯的结构和性质 |
1.1.3 法尼烯的结构和性质 |
1.1.4 香叶基香叶醇的结构和性质 |
1.2 酿酒酵母合成萜类化合物关键技术 |
1.2.1 酿酒酵母合成萜类化合物机制 |
1.2.2 甲羟戊酸途径的强化方式 |
1.2.3 强化甲羟戊酸途径促进角鲨烯的合成 |
1.2.4 萜类化合物合成与角鲨烯合成的关联 |
1.2.5 萜类化合物合成酶的选择 |
1.2.6 增强基本五碳单元IPP供给 |
1.2.7 强化胞质Acetyl-CoA供给增强MVA途径前体供给 |
1.2.8 弱化分支途径增强萜类化合物的合成 |
1.2.9 替换启动子提高关键基因的表达水平 |
1.2.10 表达融合基因促进底物的转化 |
1.2.11 构建原养型菌株提高生物量促进萜类化合物的合成 |
1.3 萜类化合物合成研究进展 |
1.3.1 MVA途径研究现状 |
1.3.2 MVA途径下游研究现状 |
1.3.3 法尼烯合成研究进展 |
1.3.4 香叶基香叶醇合成研究进展 |
1.3.5 国内萜类化合物研究进展 |
1.4 酿酒酵母中心代谢途径的研究 |
1.5 立题依据和主要研究内容 |
第二章 强化甲羟戊酸途径增强甲羟戊酸途径代谢流 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 菌种与质粒 |
2.2.2 药品及试剂 |
2.2.3 培养基 |
2.2.4 实验仪器 |
2.2.5 酿酒酵母的培养 |
2.2.6 大肠杆菌感受态的制备及转化 |
2.2.7 目的基因的合成和基因表达盒的构建 |
2.2.8 甲羟戊酸途径强化质粒构建 |
2.2.9 酿酒酵母的转化 |
2.2.10 酿酒酵母基因组的提取 |
2.2.11 细胞的处理与角鲨烯和麦角固醇的检测 |
2.2.12 荧光定量PCR |
2.3 结果 |
2.3.1 过表达甲羟戊酸途径全部基因增强甲羟戊酸途径 |
2.3.2 单独过表达3 个拷贝HMG1或t HMG1 基因增强甲羟戊酸途径 |
2.3.3 过表达单拷贝和双拷贝HMG1或tHMG1 基因增强甲羟戊酸途径 |
2.4 本章小结 |
第三章 法尼烯合成酶与甲羟戊酸途径的适配 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 主要试剂和仪器 |
3.2.2 酿酒酵母工程菌构建方法 |
3.2.3 本章节涉及菌株和质粒 |
3.2.4 本章节涉及引物 |
3.2.5 法尼烯合成酶编码基因的合成和法尼烯合成酶表达盒的构建 |
3.2.6 培养基 |
3.2.7 α-法尼烯的萃取和GC-MS鉴定 |
3.2.8 α-法尼烯的HPLC测定 |
3.2.9 细胞的处理与角鲨烯和麦角固醇的检测 |
3.3 结果 |
3.3.1 法尼烯合成酶的筛选 |
3.3.2 过表达单拷贝和双拷贝HMG1或t HMG1 基因提高α-法尼烯的产量 |
3.3.3 使用GAL启动子提高α-法尼烯合成酶的表达水平和α-法尼烯的产量 |
3.3.4 ERG20 基因与Fsso基因融合表达对α-法尼烯合成的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 弱化竞争途径提高α-法尼烯合成 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 主要试剂和仪器 |
4.2.2 酿酒酵母工程菌构建方法 |
4.2.3 菌种与质粒 |
4.2.4 引物 |
4.2.5 法尼烯合成酶多拷贝整合质粒的构建 |
4.2.6 基因敲除质粒的构建 |
4.2.7 5 L罐分批补料发酵 |
4.2.8 发酵液上清HPLC检测 |
4.3 结果 |
4.3.1 法尼烯合成酶多拷贝整合提高α-法尼烯的产量 |
4.3.2 敲除乙醇和甘油合成支路关键基因弱化乙醇和甘油合成 |
4.3.3 敲除FFP消耗支路关键基因提高法尼烯的产量 |
4.3.4 敲除GAL1、7和10 基因增强甲羟戊酸途径强度 |
4.3.5 重组菌5 L发酵罐α-法尼烯生产能力 |
4.4 本章小结 |
第五章 平衡细胞生长和甲羟戊酸途径强度提高α-法尼烯产量 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 主要试剂和仪器 |
5.2.2 酿酒酵母工程菌构建方法 |
5.2.3 本章节涉及菌株和质粒 |
5.2.4 细胞的处理和角鲨烯的检测 |
5.2.5 法尼烯的检测 |
5.3 结果 |
5.3.1 弱化FPP损失提高α-法尼烯产量 |
5.3.2 回补氨基酸编码基因提高菌体生物量 |
5.3.3 增强原养型菌株甲羟戊酸途径提高α-法尼烯产量 |
5.3.4 优化发酵条件提高α-法尼烯产量 |
5.4 本章小结 |
第六章 酿酒酵母香叶基香叶醇高效合成菌株的构建 |
6.1 引言 |
6.2 材料与方法 |
6.2.1 主要试剂和仪器 |
6.2.2 酿酒酵母工程菌构建方法 |
6.2.3 本章节涉及菌株和质粒 |
6.2.4 本章节涉及引物 |
6.2.5 本章质粒的构建 |
6.2.6 酿酒酵母转化和转化子筛选方法 |
6.2.7 角鲨烯的检测 |
6.2.8 香叶基香叶醇的检测 |
6.2.9 荧光定量PCR |
6.2.10 5L发酵罐分批补料发酵 |
6.3 结果 |
6.3.1 香叶基香叶醇HPLC检测方法的建立 |
6.3.2 香叶基香叶基焦磷酸合成酶对香叶基香叶醇合成的影响 |
6.3.3 ERG20、DPP1 与香叶基香叶基焦磷酸合成酶融合表达对香叶基香叶醇合成的影响 |
6.3.4 两步法合成IPP对香叶基香叶醇合成的影响 |
6.3.5 敲除ROX1 基因对香叶基香叶醇合成的影响 |
6.3.6 重组菌5L发酵罐香叶基香叶醇合成能力 |
6.4 本章小结 |
主要结论与展望 |
主要结论 |
1.角鲨烯合成菌株的构建 |
2.基础α-法尼烯合成菌株的构建 |
3.甲羟戊酸途径上下游关键分支途径敲除影响的研究 |
4.高效α-法尼烯合成菌株的构建 |
5.香叶基香叶醇高效合成菌株的构建 |
展望 |
创新点 |
参考文献 |
致谢 |
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
(2)代谢工程在维生素生产中的应用及研究进展(论文提纲范文)
1 水溶性维生素 |
1.1 B族维生素 |
1.1.1 维生素B1 |
1.1.2 维生素B2 |
1.1.3 维生素B3 |
1.1.4 维生素B5 |
1.1.5 维生素B6 |
1.1.6 维生素B7 |
1.1.7 维生素B9 |
1.1.8 维生素B12 |
1.2 维生素C |
2 脂溶性维生素 |
2.1 维生素A |
2.2 维生素D |
2.3 维生素E |
2.4 维生素K |
3 总结与展望 |
(3)基于活性催化膜反应器技术的乙醇发酵过程研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 文献综述 |
1.1 燃料乙醇概述 |
1.1.1 燃料乙醇生产的重要意义 |
1.1.2 乙醇发酵的发展概况 |
1.2 乙醇连续发酵 |
1.2.1 连续发酵简介 |
1.2.2 连续发酵动力学 |
1.3 固定化细胞技术 |
1.3.1 固定化细胞技术简介 |
1.3.2 固定化方法与材料 |
1.3.3 固定化细胞连续发酵技术 |
1.4 产物抑制 |
1.4.1 产物抑制简介 |
1.4.2 乙醇发酵过程中产物抑制的机理 |
1.4.3 缓解产物抑制的方法 |
1.5 乙醇发酵-渗透汽化耦合技术 |
1.5.1 渗透汽化技术 |
1.5.2 乙醇发酵-渗透汽化耦合技术的研究 |
1.6 论文的提出及研究意义 |
第二章 乙醇发酵动力学研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 设备及试剂 |
2.2.2 乙醇发酵实验 |
2.2.3 实验分析方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 乙醇发酵过程条件优化研究 |
2.3.2 乙醇发酵动力学模型研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 乙醇发酵过程中的产物抑制研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 设备与试剂 |
3.2.2 实验条件及步骤 |
3.2.3 实验分析方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 外加物质对酵母活性影响的研究 |
3.3.2 发酵过程中生成的乙醇对酵母活性影响的研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 活性催化膜的制备及其发酵与渗透汽化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 设备及试剂 |
4.2.2 复合活性催化膜的制备及表征 |
4.2.3 复合活性催化膜的发酵性能测试 |
4.2.4 渗透汽化实验 |
4.2.5 膜劣化实验 |
4.2.6 实验分析方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 复合活性催化膜的表征 |
4.3.2 复合活性催化膜的发酵性能研究 |
4.3.3 复合活性催化膜的渗透汽化性能研究 |
4.3.4 发酵-渗透汽化耦合过程中的膜劣化研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 活性催化膜在分批发酵-PV过程中的耦合性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 设备及试剂 |
5.2.2 复合活性催化膜的制备 |
5.2.3 乙醇分批发酵-渗透汽化耦合实验 |
5.2.4 实验分析方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 乙醇分批发酵-PV耦合实验研究 |
5.3.2 活性催化膜的长时间使用性研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 活性催化膜反应器在乙醇连续发酵过程中的研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 设备及试剂 |
6.2.2 复合活性催化膜的制备 |
6.2.3 乙醇连续发酵-渗透汽化耦合实验 |
6.2.4 实验分析方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 乙醇连续发酵-PV耦合过程的动力学实验研究 |
6.3.2 乙醇连续发酵-PV耦合过程的动力学模型研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论及展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
附件 |
(4)高产番茄红素酿酒酵母的设计构建与发酵过程优化(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第1章 文献综述 |
1.1 番茄红素概述 |
1.1.1 番茄红素的理化性质 |
1.1.2 番茄红素的功能、用途和市场需求 |
1.1.3 番茄红素生物合成的优势与不足 |
1.2 番茄红素异源生物合成的研究现状和挑战 |
1.2.1 番茄红素异源生物合成路径 |
1.2.2 大肠杆菌合成番茄红素研究进展 |
1.2.3 酵母合成番茄红素的优势与研究进展 |
1.2.4 酿酒酵母合成番茄红素面临的挑战 |
1.3 异源路径与底盘细胞的适配性研究 |
1.3.1 适配性要素 |
1.3.2 代谢路径优化 |
1.3.3 底盘细胞改造 |
1.3.4 异源路径与底盘细胞适配 |
1.4 番茄红素合成路径与酿酒酵母的适配性研究策略 |
1.4.1 强化前体物质供给 |
1.4.2 强化异源番茄红素合成路径 |
1.4.3 强化底盘细胞对产物耐受性 |
1.5 本课题的研究意义和主要内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 主要研究内容 |
第2章 敲除ypl062w强化前体物质供给 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 菌株 |
2.1.2 实验仪器 |
2.1.3 主要试剂 |
2.1.4 培养基 |
2.1.5 溶液 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 整合模块组装设计 |
2.2.2 整合模块构建方法 |
2.2.3 酵母转化 |
2.2.4 酵母基因组提取 |
2.2.5 摇瓶发酵 |
2.2.6 胞外代谢物检测 |
2.2.7 乙酰辅酶A定量 |
2.2.8 番茄红素提取与检测 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 高效诱导型番茄红素合成路径的构建 |
2.3.2 敲除ypl062w对细胞生长和番茄红素合成的影响 |
2.3.3 敲除ypl062w对乙酸添加的响应 |
2.3.4 敲除ypl062w对乙酰辅酶A含量的影响 |
2.4 小结 |
第3章 敲除ypl062w作用萜类产物合成的转录水平研究 |
3.1 实验材料 |
3.1.1 菌株 |
3.1.2 实验仪器 |
3.1.3 主要试剂 |
3.1.4 培养基 |
3.1.5 溶液 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 整合模块构建 |
3.2.2 启动子强度表征 |
3.2.3 RNA-seq试验 |
3.2.4 显微镜观察 |
3.2.5 脂肪酸含量的测定 |
3.2.6 鲨烯、酵母固醇、麦角固醇的测定 |
3.2.7 香叶醇、香叶基香叶醇、青蒿二烯的测定 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 敲除ypl062w对不同萜类化合物合成的影响 |
3.3.2 敲除ypl062w对MVA生成的影响 |
3.3.3 敲除ypl062w对能量代谢的影响 |
3.3.4 敲除ypl062w对异源基因表达的影响 |
3.3.5 敲除ypl062w对细胞膜组分的影响 |
3.4 小结 |
第4章 YPL062W的功能再定义与重构 |
4.1 实验材料 |
4.1.1 菌株 |
4.1.2 实验仪器 |
4.1.3 主要试剂 |
4.1.4 培养基 |
4.1.5 溶液 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 启动子进化保守性预测 |
4.2.2 启动子构建与突变 |
4.2.3 整合模块构建 |
4.2.4 启动子强度表征 |
4.2.5 萜类化合物的测定 |
4.2.6 荧光定量PCR |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 YPL062W的转录本分析 |
4.3.2 YPL062W的功能再注释 |
4.3.3 YPL062W的重构与应用 |
4.4 小结 |
第5章 番茄红素合成路径与酿酒酵母底盘细胞的适配 |
5.1 实验材料 |
5.1.1 菌株 |
5.1.2 实验仪器 |
5.1.3 主要试剂 |
5.1.4 培养基 |
5.1.5 溶液 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 整合模块构建 |
5.2.2 启动子强度表征 |
5.2.3 显微镜观察 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 CrtE、CrtB、CrtI来源组合筛选 |
5.3.2 CrtI微调以及细胞交配型的选择 |
5.3.3 敲除远端遗传基因座对番茄红素合成的影响 |
5.3.4 过表达INO对番茄红素合成的影响 |
5.3.5 异源表达VHb对细胞生长和番茄红素产量的影响 |
5.4 小结 |
第6章 发酵过程优化 |
6.1 实验材料 |
6.1.1 菌株 |
6.1.2 实验仪器 |
6.1.3 主要试剂 |
6.1.4 培养基 |
6.1.5 溶液 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 发酵罐发酵(5L) |
6.2.2 发酵罐发酵(50L) |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 基础发酵培养基确定 |
6.3.2 发酵罐(5L)分批补料条件优化 |
6.3.3 发酵罐(5L)分批补料发酵碳源优化 |
6.3.4 发酵罐(50L)过程控制优化 |
6.4 小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
附录A |
致谢 |
(5)工业酿酒酵母代谢工程改造强化S-腺苷-蛋氨酸生物合成的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 SAM的理化性质 |
1.2.1 SAM的结构分析 |
1.2.2 SAM的稳定性 |
1.2.3 SAM盐的稳定性 |
1.3 SAM的生理功能 |
1.3.1 转甲基作用 |
1.3.2 转硫作用 |
1.3.3 转氨丙基作用 |
1.3.4 核糖开关作用 |
1.4 SAM的应用领域和市场前景 |
1.4.1 SAM的应用领域 |
1.4.2 SAM的市场前景 |
1.5 SAM生产的研究进展 |
1.5.1 高产SAM菌株的理性化筛选育种 |
1.5.2 微生物发酵过程优化提高SAM产率的研究 |
1.5.3 代谢工程改造菌种提高SAM发酵产率的研究 |
1.5.4 SAM研究与生产的前景和展望 |
1.6 酿酒酵母中标记回收的基因敲除技术 |
1.6.1 酿酒酵母中基因敲除技术 |
1.6.2 标记回收的基因敲除技术 |
1.7 本工作研究的基本思路及拟研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 菌株与质粒 |
2.2 仪器与试剂 |
2.2.1 主要仪器 |
2.2.2 工具酶及主要试剂 |
2.3 培养基和培养条件 |
2.3.1 酵母培养基 |
2.3.2 酵母培养条件 |
2.3.3 大肠杆菌培养基及培养条件 |
2.4 大肠杆菌中的分子克隆实验 |
2.4.1 大肠杆菌质粒的抽提 |
2.4.2 大肠杆菌感受态细胞的制备 |
2.4.3 大肠杆菌的转化 |
2.4.4 DNA纯化回收 |
2.5 酿酒酵母的转化 |
2.6 分析检测方法 |
2.6.1 细胞密度测定 |
2.6.2 细胞干重测定 |
2.6.3 葡萄糖浓度的测定 |
2.6.4 乙醇浓度的测定 |
2.6.5 发酵液中SAM浓度的测定 |
第三章 过表达SAM2基因强化工业菌株对SAM的合成 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 菌种与质粒 |
3.2.2 工具酶及主要试剂 |
3.2.3 大肠杆菌质粒的提取及转化 |
3.2.4 酿酒酵母基因组的提取 |
3.2.5 重组质粒pYMIKP-SAM2的构建 |
3.2.6 构建并筛选ZJU001-SAM2的重组菌 |
3.2.7 摇瓶发酵检测SAM的生产能力 |
3.2.8 遗传稳定性测试 |
3.2.9 两联体10L发酵罐上罐检测SAM的生产能力 |
3.2.10 胞内SAM合成酶酶活测定 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 构建重组质粒pYMIKP-SAM2 |
3.3.2 重组菌株的构建与筛选 |
3.3.3 重组菌株的SAM生产能力得到增强 |
3.3.4 SAM合成酶酶活的提高是SAM生产能力加强的直接原因 |
3.3.5 10L发酵罐发酵进一步证实了R1-ZJU001 SAM生产能力的提高 |
3.4 小结 |
第四章 BY4741中与SAM合成相关的代谢途径的研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料和方法 |
4.2.1 菌株和质粒 |
4.2.2 培养基与培养条件 |
4.2.3 BY4741中的基因敲除 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 从SAM合成底物ATP角度改造BY4741代谢途径 |
4.3.2 从SAM囤积部位角度出发改造BY4741代谢途径 |
4.3.3 从SAM的胞内降解角度出发改造SAM的代谢途径 |
4.4 小结 |
第五章 ZJU001中与SAM合成相关的代谢途径的研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 菌株和质粒 |
5.2.2 培养基与培养条件 |
5.2.3 构建ZJU001的单基因突变菌株 |
5.2.4 构建ZJU001中GAL11基因过表达的菌株 |
5.2.5 比较各突变菌株的SAM积累能力 |
5.2.6 麦角固醇含量的测定 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 ZJU001中基因敲除方法的建立 |
5.3.2 ZJU001中SAM脱羧途径改造对SAM合成能力的影响 |
5.3.3 ZJU001中糖原合成途径改造对SAM合成能力的影响 |
5.3.4 ZJU001中麦角固醇途径改造对SAM合成能力的影响 |
5.3.5 ZJU001中GAL11基因过表达对SAM合成能力的影响 |
5.4 小结 |
第六章 SAM高产工程菌的构建 |
6.1 引言 |
6.2 材料与方法 |
6.2.1 菌株与质粒 |
6.2.2 培养基与培养条件 |
6.2.3 ZJU001-GS双基因突变菌株的构建 |
6.2.4 ZJU001-GS-SAM2菌株的构建 |
6.2.5 摇瓶发酵比较各菌株的SAM产量 |
6.2.6 糖原浓度的测定 |
6.2.7 脱羧SAM的测定 |
6.3 实验结果与讨论 |
6.3.1 双基因突变菌株ZJU001-GS的构建 |
6.3.2 ZJU001-GS合成SAM能力的考察 |
6.3.3 SAM高产工程菌ZJU001-GS-SAM2的构建及SAM产量的考察 |
6.3.4 ZJU001-GS-SAM2胞内糖原和脱羧SAM的检测 |
6.4 小结 |
第七章 工程菌株的发酵研究 |
7.1 引言 |
7.2 材料与方法 |
7.2.1 菌株 |
7.2.2 分批补料基本发酵条件及控制 |
7.2.3 拟指数流加模型 |
7.3 实验结果与讨论 |
7.3.1 采用分批补料有反馈控制流加基本发酵策略对ZJU001各突变菌株SAM生产能力的检测 |
7.3.2 拟指数流加法优化ZJU001-GS-SAM2发酵策略 |
7.4 小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(6)工程酿酒酵母产原人参二醇的发酵条件优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 人参皂苷概述 |
1.1.1 人参皂苷的分类和组成 |
1.1.2 人参皂苷的用途 |
1.1.3 人参皂苷的生产方法 |
1.1.4 人参皂苷的生物合成 |
1.2 酿酒酵母生产人参皂苷的优势 |
1.3 发酵生产原人参二醇的研究 |
1.3.1 初始培养基的优化 |
1.3.2 发酵参数介绍 |
1.4 酿酒酵母的高密度发酵 |
1.4.1 营养物质供给 |
1.4.2 不同流加方式选择 |
1.5 本课题的思路与内容安排 |
第二章 培养基的选择与优化 |
2.1 材料和方法 |
2.1.1 所用试剂 |
2.1.2 实验所用仪器 |
2.1.3 本实验选用菌种 |
2.1.4 主要试剂配制 |
2.1.5 培养基配方: |
2.1.6 培养条件 |
2.2 分析方法 |
2.2.1 葡萄糖测定方法 |
2.2.2 乙醇测定方法 |
2.2.3 生物量测定 |
2.2.4 原人参二醇产量的分析 |
2.2.5 单因素实验设计 |
2.2.6 正交实验设计 |
2.2.7 Plackett-Burman实验设计 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 单因素实验结果 |
2.3.2 正交试验结果 |
2.3.3 摇瓶分批发酵实验验证 |
2.3.4 摇瓶中两种培养基类型对酿酒酵母生物量和产量的影响 |
2.3.5 Plackett-Burman试验结果 |
2.3.6 YPD培养基中葡萄糖浓度的确定 |
2.4 本章小结 |
第三章 5L发酵罐补料优化 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 实验所用试剂 |
3.1.2 实验所用仪器 |
3.1.3 实验所用菌种 |
3.1.4 培养条件 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 pH值对发酵的影响 |
3.2.2 流加碳源对发酵的影响 |
3.2.3 其他因素对发酵的影响 |
3.2.4 双水相发酵对发酵的影响 |
3.2.5 腺嘌呤添加对发酵的影响 |
3.2.6 高密度发酵各参数变化 |
3.3 本章小结 |
第四章 结论及展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
发表论文与参与项目情况 |
致谢 |
(7)我国工业生物过程工程研究进展(论文提纲范文)
1 依托传统化工过程的研究方法的发展 |
1.1 基于过程动力学的生物过程研究 |
1.2 基于过程控制的模型化方法研究 |
2 基于过程参数相关性分析的过程多尺度研究 |
2.1 单因素水平的过程优化研究 |
2.2 基于统计的过程优化方法研究 |
2.3 基于在线传感技术的多参数相关分析及过程多尺度研究 |
3 固态发酵过程的研究发展 |
3.1 固态发酵及其与液态深层发酵的比较 |
3.2 固态发酵的优势 |
3.3 现代固态发酵的模型及调控 |
4 未来发展趋势展望 |
(8)酿酒酵母高密度乙醇发酵过程的系统生物学研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
前言 |
第一章 文献综述 |
1.1 高密度发酵的研究现状 |
1.1.1 高密度发酵的定义及其优势 |
1.1.2 高密度发酵的影响因素 |
1.1.3 高密度发酵在工业生产中的应用 |
1.2 系统生物学及其在发酵工业中的应用 |
1.2.1 系统生物学的研究方法 |
1.2.2 系统生物学技术在菌种改良中的应用 |
1.2.3 系统生物学技术在工艺优化中的应用 |
1.3 本课题的研究意义和主要内容 |
第二章 接种密度对发酵过程中的主要参考指标的影响 |
2.1 引言 |
2.2 材料与设备 |
2.2.1 实验设备 |
2.2.2 主要试剂 |
2.2.3 菌种及来源 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 培养基 |
2.3.2 发酵条件 |
2.3.3 分析方法 |
2.4 结果与分析 |
2.4.1 不同密度下乙醇发酵的菌体生长情况 |
2.4.2 不同密度的发酵条件下葡萄糖消耗 |
2.4.3 不同密度的发酵条件下目标产品乙醇的产量比较 |
2.4.4 不同密度的发酵条件下副产物甘油的生成量比较 |
2.5 小结 |
第三章 接种密度对酿酒酵母的影响在脂质组学上的研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 实验设计 |
3.2.2 主要仪器和试剂 |
3.2.3 磷脂的提取与检测 |
3.2.4 固醇的提取与检测 |
3.2.5 数据处理 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 不同接种密度下酵母细胞内磷脂的组成概况与主成分分析 |
3.3.2 接种密度对磷脂疏水性基团的影响 |
3.3.3 六类磷脂分子在不同接种密度下的合成及分配 |
3.3.4 细胞密度对固醇合成的影响 |
3.4 小结 |
第四章 接种密度对酿酒酵母的影响在代谢物组学上的研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 实验设计 |
4.2.2 小分子代谢物的提取及衍生化 |
4.2.3 GC-TOF/MS检测 |
4.2.4 数据处理与分析 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 不同接种密度酵母代谢物组学图谱及主成分分析 |
4.3.2 接种密度对细胞内代谢的调节 |
4.3.3 高密度下的胁迫响应 |
4.4 小结 |
第五章 接种密度对酿酒酵母的影响在蛋白质组学上的研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 实验设计 |
5.2.2 蛋白质的提取和二维凝胶电泳 |
5.2.3 二维凝胶图谱分析 |
5.2.4 蛋白点的MALDI-TOF-MS鉴定 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 不同接种密度乙醇发酵过程的蛋白质图谱分析 |
5.3.2 提高接种密度对酵母代谢途径的转变 |
5.3.3 酵母细胞在高密度发酵过程中的胁迫响应 |
5.3.4 酿酒酵母中必需基因的响应 |
5.3.5 细胞在不同接种密度下的交流与通讯 |
5.4 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)锌离子添加和颗粒尺度调控对自絮凝酵母SPSC01乙醇耐性的影响及其作用机制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 酵母菌乙醇耐性的研究进展 |
1.1 乙醇耐受性生理基础及其影响因素 |
1.1.1 乙醇耐受性生理基础 |
1.1.2 酵母乙醇发酵潜在的环境胁迫压力 |
1.1.3 海藻糖对酵母细胞的抗胁迫的作用及原理 |
1.1.4 细胞质膜麦角固醇对乙醇酵母乙醇耐性的影响 |
1.1.5 金属离子对酵母菌生长和代谢的影响 |
1.1.6 发酵副产物对酵母乙醇耐性的影响 |
1.2 酵母乙醇耐性的遗传学研究进展 |
1.3 提高酵母菌抗胁迫能力的策略 |
1.3.1 改变培养条件提高酵母菌的乙醇耐性 |
1.3.2 抗胁迫耐性的酵母菌种的改良 |
1.4 细胞群体行为与乙醇耐性关系的研究 |
1.5 代谢工程在提高酵母发酵性能中的作用 |
1.5.1 代谢通量分析 |
1.5.2 代谢控制分析 |
1.6 现代生物学技术在研究酵母菌乙醇耐性中的应用 |
1.7 醇耐受性的定义和评价方法 |
1.8 论文研究的技术路线和目的 |
2 影响酵母乙醇耐性和产量的营养源及金属离子的筛选及优化 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 菌种 |
2.2.2 培养基及各级培养 |
2.2.3 斜面培养 |
2.2.4 摇瓶培养 |
2.2.5 发酵实验 |
2.2.6 实验分析测定方法 |
2.2.7 均匀设计表的建立 |
2.2.8 统计学分析 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 培养基中待考察因素的选择及水平 |
2.3.2 培养基中必需营养源(氮源、磷源和维生素)对发酵的影响 |
2.3.3 培养基中金属离子对发酵的影响 |
2.3.4 锌离子在发酵过程中提高乙醇耐性和乙醇浓度的作用 |
2.3.5 营养源选择及添加水平的确定 |
2.3.6 多元回归分析及实验预测 |
2.3.7 营养源添加水平的优化 |
2.4 小结 |
3 不同锌离子添加浓度对自絮凝酵母高浓度连续乙醇发酵的影响 |
3.1 引言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 菌种 |
3.2.2 培养基及各级培养 |
3.2.3 摇瓶培养 |
3.2.4 发酵实验 |
3.2.5 分析方法 |
3.2.6 实验装置 |
3.2.7 统计学分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 培养基中锌离子浓度对絮凝酵母平均粒度的影响 |
3.3.2 锌离子的添加对热冲击/乙醇冲击下酵母细胞存活率的影响 |
3.3.3 锌离子的添加对细胞膜麦角固醇含量的影响 |
3.3.4 锌离子的添加对酵母细胞内海藻糖的影响 |
3.3.5 锌离子的添加对乙醇发酵的影响 |
3.3.6 稳态下锌在发酵液和酵母细胞内的平衡 |
3.3.7 酵母絮凝颗粒中锌在细胞内的积累 |
3.4 小结 |
4 粒径分布和锌离子对超高浓度乙醇发酵乙醇耐受性的影响及作用机制的比较 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 菌种 |
4.2.2 培养基及各级培养 |
4.2.3 摇瓶培养 |
4.2.4 发酵实验 |
4.2.5 分析方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 自絮凝酵母SPSC01絮凝颗粒大小及分布 |
4.3.2 比生长速率和平均颗粒尺度的关系 |
4.3.3 在不同颗粒尺度和锌离子添加条件下的细胞组成变化 |
4.3.4 在不同颗粒尺度和锌离子添加条件下的发酵性能 |
4.3.5 不同颗粒尺度和锌离子添加条件对发酵副产物的影响 |
4.3.6 颗粒平均粒度分布和锌离子对海藻糖和麦角固醇含量的影响 |
4.3.7 酵母颗粒尺度分布和锌离子对乙醇冲击下细胞存活率的影响 |
4.4 小结 |
5 粒径分布和锌离子对超高浓度连续乙醇发酵的代谢通量分布的影响 |
5.1 引言 |
5.2 材料与方法 |
5.2.1 菌种 |
5.2.2 培养基及各级培养 |
5.2.3 摇瓶培养 |
5.2.4 发酵实验 |
5.2.5 分析方法 |
5.2.6 代谢通量分析 |
5.2.7 实验装置 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 代谢通量分布的计算和检验 |
5.3.2 主要代谢产物对葡萄糖的得率 |
5.3.3 不同颗粒尺度酵母颗粒稳态条件下的代谢通量分布 |
5.3.4 锌离子存在对代谢通量分布的影响 |
5.3.5 超高浓度连续乙醇发酵的主要代谢瓶颈 |
5.4 小结 |
6 结论、创新点与后续研究工作展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点摘要 |
6.3 后续研究工作展望 |
参考文献 |
附录Ⅰ 符号说明 |
附录Ⅱ 代谢通量模型反应方程 |
攻读博士学位论文期间发表学术论文情况 |
致谢 |
作者简介 |
(10)产黄青霉固体发酵产麦角固醇的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景 |
1.2.1 麦角固醇的物化性质 |
1.2.2 麦角固醇的应用 |
1.3 麦角固醇的生产方法与市场前景 |
1.4 麦角固醇发酵培养基与发酵条件的研究概况 |
1.4.1 碳源 |
1.4.2 氮源 |
1.4.3 其它营养因素 |
1.4.4 发酵时间 |
1.4.5 通气条件 |
1.4.6 pH 值 |
1.4.7 温度 |
1.5 本文研究的目的、意义和内容 |
1.5.1 本文研究的目的和意义 |
1.5.2 本文研究的内容 |
第2章 产黄青霉中麦角固醇的定性与定量测定 |
2.1 麦角固醇测定方法与原理 |
2.2 实验过程 |
2.2.1 材料与试剂 |
2.2.2 麦角固醇的提取方法 |
2.2.3 麦角固醇定性分析方法 |
2.2.4 麦角固醇标准曲线的绘制 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 麦角固醇的定性表征 |
2.3.2 麦角固醇的定量测定 |
2.4 本章小结 |
第3章 固体发酵物中麦角固醇提取条件的优化研究 |
3.1 麦角固醇的提取方法 |
3.1.1 传统萃取麦角固醇的方法 |
3.1.2 改进的萃取麦角固醇的方法 |
3.1.3 本研究中所用采用的方法 |
3.2 材料和方法 |
3.2.1 菌种与培养基 |
3.2.2 试剂与仪器 |
3.2.3 固态发酵曲的制备 |
3.2.4 麦角固醇的提取与分离 |
3.2.5 麦角固醇的分析方法 |
3.3.结果与讨论 |
3.3.1 皂化条件单因素实验与分析 |
3.3.1.1 皂化液体积对麦角固醇提取的影响 |
3.3.1.2 反应温度对麦角固醇提取的影响 |
3.3.1.3 皂化时间对麦角固醇提取的影响 |
3.3.1.4 醇液组成对麦角固醇提取的影响 |
3.3.1.5 皂化液中 NaOH 溶液的浓度对麦角固醉的提取的影响 |
3.3.2 麦角固醇提取过程中皂化条件正交分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 产黄青霉产麦角固醇与其生长之间的关系研究 |
4.1 概述 |
4.1.1 测定生物量的意义 |
4.1.2 用麦角固醇的表征生物量的特点 |
4.1.3 本研究采用的方法 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 菌种 |
4.2.2 培养基 |
4.2.3 培养方法 |
4.2.3.1 斜面种子培养 |
4.2.3.2 固体发酵培养 |
4.2.3.3 液体发酵培养 |
4.2.4 纯菌丝体的获得 |
4.2.4.1 用 PDA 或麸皮豆粕固体平板培养的方法获得 |
4.2.4.2 液体培养的方法获得 |
4.2.5 麦角固醇的提取与测定方法 |
4.2.5.1 皂化液的配制 |
4.2.5.2 提取过程 |
4.2.6 主要仪器与试剂 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 麦角固醇的含量与菌体量之间的线性关系 |
4.3.2 培养时间对麦角固醇含量的影响 |
4.3.3 不同成分培养基对菌体中麦角固醇含量的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 产黄青霉固体发酵条件的优化 |
5.1 概述 |
5.2 实验仪器与材料 |
5.2.1 实验仪器 |
5.2.2 实验材料 |
5.3 实验方法 |
5.3.1 固体培养基制备 |
5.3.2 麦角固醇的提取方法 |
5.3.3 麦角固醇的测定方法 |
5.4 实验方案和过程 |
5.4.1 固体发酵培养基组成的单因素实验 |
5.4.2 固体发酵培养基的优化研究 |
5.4.3 发酵条件对麦角固醇产量的影响 |
5.4.3.1 发酵基质的含水量确定 |
5.4.3.2 发酵时间的确定 |
5.5 本章小结 |
第6章 麦角固醇的纯化 |
6.1 前言 |
6.1.1 色谱柱的选择 |
6.1.2 吸附剂的选择 |
6.1.3 洗脱剂的选择 |
6.1.4 被分离物质的性质 |
6.2 材料与方法 |
6.2.1 实验材料与仪器 |
6.2.2 实验步骤 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 柱分离麦角固醇的紫外鉴定 |
6.3.2 柱层析结果的高效色谱鉴定 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与建议 |
7.1 结论 |
7.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
四、麦角固醇发酵不同流加方式的比较(论文参考文献)
- [1]酿酒酵母萜类化合物高效合成菌株的构建及代谢调控[D]. 王均华. 江南大学, 2021(01)
- [2]代谢工程在维生素生产中的应用及研究进展[J]. 王岩岩,刘林霞,金朝霞,张大伟. 生物工程学报, 2021(05)
- [3]基于活性催化膜反应器技术的乙醇发酵过程研究[D]. 曹中琦. 北京化工大学, 2019(01)
- [4]高产番茄红素酿酒酵母的设计构建与发酵过程优化[D]. 陈艳. 天津大学, 2017(08)
- [5]工业酿酒酵母代谢工程改造强化S-腺苷-蛋氨酸生物合成的研究[D]. 赵伟军. 浙江大学, 2016(02)
- [6]工程酿酒酵母产原人参二醇的发酵条件优化研究[D]. 杜艳慧. 天津大学, 2017(09)
- [7]我国工业生物过程工程研究进展[J]. 庄英萍,陈洪章,夏建业,唐文俊,赵志敏. 生物工程学报, 2015(06)
- [8]酿酒酵母高密度乙醇发酵过程的系统生物学研究[D]. 田红池. 天津大学, 2016(02)
- [9]锌离子添加和颗粒尺度调控对自絮凝酵母SPSC01乙醇耐性的影响及其作用机制[D]. 薛闯. 大连理工大学, 2010(05)
- [10]产黄青霉固体发酵产麦角固醇的研究[D]. 张鹏荣. 西安建筑科技大学, 2009(11)