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棉秆水解糖液发酵生产乙醇工艺优化

酿酒科技 2013年第10期 30-33页

作者：魏丽娟范让红杨盼盼张琴塔里木大学生命科学学院新疆阿拉尔市843300 新疆塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室新疆阿拉尔市843300

采用单因素试验、二次通用旋转组合设计对棉秆水解糖液乙醇发酵工艺进行优化,以期获得乙醇发酵的优化工艺参数。结果表明,酵母菌及接种比、发酵时间、糖浓度和起始pH值均能显著影响乙醇浓度,且以单因素效应为主,所得优化工艺参数为:毕... 详细信息

采用单因素试验、二次通用旋转组合设计对棉秆水解糖液乙醇发酵工艺进行优化,以期获得乙醇发酵的优化工艺参数。结果表明,酵母菌及接种比、发酵时间、糖浓度和起始pH值均能显著影响乙醇浓度,且以单因素效应为主,所得优化工艺参数为:毕赤酵母和酿酒酵母接种比为1∶1.5,发酵时间为46 h,糖浓度为4.5%(w/v),起始pH值为5.1,优化条件下的验证值可达9.72 g/L±0.24 g/L,接近理论最高值。

关键词：棉秆水解糖液乙醇工艺优化二次通用旋转组合设计

克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液产丁二酸的代谢特性

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食品与发酵工业 2020年第22期46卷 8-13页

作者：刘攀攀崔志勇王子坤张琴塔里木大学生命科学学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学分析测试中心新疆阿拉尔843300 塔里木大学塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室新疆阿拉尔843300

为研究7株克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液产丁二酸的关键途径及其竞争支路的代谢流分布,实现对菌株高效发酵棉秆水解糖液产丁二酸过程的有效调控。采用7株克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液,监测了各菌株在6、12、18、24、30和36 h的丁二酸含量... 详细信息

为研究7株克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液产丁二酸的关键途径及其竞争支路的代谢流分布,实现对菌株高效发酵棉秆水解糖液产丁二酸过程的有效调控。采用7株克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液,监测了各菌株在6、12、18、24、30和36 h的丁二酸含量、葡萄糖和木糖含量、琥珀酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性及胞内外丙酮酸和乳酸浓度,阐明了这些菌株发酵产丁二酸的代谢特性。结果表明,7株克雷伯氏菌在6~36 h内均能有效发酵棉秆水解糖液产丁二酸,且其发酵产丁二酸的时间集中于6~12 h,菌株WL1309和WL1312在发酵6 h即获得了较高的丁二酸产量(>42 g/L),其余5株细菌在发酵12 h的丁二酸含量均达峰值。至发酵结束(36 h),这7株菌的葡萄糖利用率均高于85%,木糖利用率均高于90%。各菌株琥珀酸脱氢酶活性均较低,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶主要在发酵6~12 h及24~36 h对丁二酸合成的影响较强。丙酮酸节点可能在发酵中后期(24~36 h)加速了丁二酸的转化,引起丁二酸合成支路代谢流分布的降低,而乳酸对其代谢流分布的影响较弱。因此,这7株克雷伯氏菌都具有高效发酵棉秆水解糖液产丁二酸的潜力,在其发酵过程中,对其关键酶和主要节点代谢物进行调控可在一定程度上实现丁二酸的高产。

关键词：克雷伯氏菌棉秆水解糖液代谢特性发酵丁二酸

添加Ni^2+ 强化 Klebsiella sp.发酵棉秆水解糖液产氢性能

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化学工程 2020年第6期48卷 1-5,56页

作者：尤少林李艳宾蒋卉张琴安徽工程大学生物与化学工程学院安徽芜湖241000 塔里木大学生命科学学院新疆阿拉尔843300

将不同质量浓度Ni^2+添加至棉秆水解糖液发酵产氢系统,研究了Ni^2+添加对Klebsiella sp.发酵棉秆水解糖液合成生物氢过程的影响。结果表明:在Ni^2+添加质量浓度为20 mg/L处理下,Klebsiella sp.能获得最高的累积产氢量,其发酵120 h的累... 详细信息

将不同质量浓度Ni^2+添加至棉秆水解糖液发酵产氢系统,研究了Ni^2+添加对Klebsiella sp.发酵棉秆水解糖液合成生物氢过程的影响。结果表明:在Ni^2+添加质量浓度为20 mg/L处理下,Klebsiella sp.能获得最高的累积产氢量,其发酵120 h的累积产氢量较之对照组提高约24%。该添加质量浓度下,菌株通过Gompertz方程对累积产氢量拟合的动力学参数——产氢潜力P和最大产氢速率R m值最高,分别可达2957.65 mL/L和22.10 mL/(L·h),延滞期λ最短,仅为2.32 h。该添加质量浓度下,葡萄糖和木糖消耗率、ΔOD 600均值最高,较之对照组分别提高12.5%,5%和14.7%,说明适当质量浓度Ni^2+添加至Klebsiella sp.发酵棉秆水解糖液产氢系统有利于生物氢的合成、还原糖的消耗及菌体的生长。本研究结果为Klebsiella sp.更高效产氢和棉秆水解液更有效转化利用提供了理论基础和技术参考。

关键词： Ni^2+添加 Klebsiella sp. 棉秆水解糖液产氢发酵

核桃内生细菌Bacillus subtilis HB1310发酵棉秆水解糖液产油工艺优化

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可再生能源 2015年第5期33卷 747-752页

作者：陈日富田春艳徐飞艳刘保龙李艳宾张琴塔里木大学生命科学学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室新疆阿拉尔843300

为实现核桃内生产油细菌Bacillus subtilis HB1310发酵棉秆水解糖液高效生产微生物油脂,检测了糖液浓度、氮源浓度、发酵起始p H值以及发酵时间4个主要因素对该菌株发酵棉秆水解糖液产油率的影响。通过单因素试验确定了响应面试验中各... 详细信息

为实现核桃内生产油细菌Bacillus subtilis HB1310发酵棉秆水解糖液高效生产微生物油脂,检测了糖液浓度、氮源浓度、发酵起始p H值以及发酵时间4个主要因素对该菌株发酵棉秆水解糖液产油率的影响。通过单因素试验确定了响应面试验中各因素的水平中心点。通过响应面试验确定了菌株发酵棉秆水解糖液产油的优化工艺参数为糖液浓度7%(w/v)、氮源浓度5 g/L、发酵起始p H值6.0、发酵时间2 d,在此优化工艺条件下进行验证试验,获得的产油率可达30.26%±1.05%(w/w),与模型的理论预测值较接近,说明建立的模型是切实可行的。

关键词：核桃内生细菌发酵棉秆水解糖液产油响应面法

Klebsiella sp.分批发酵棉秆水解糖液产氢动力学研究

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食品工业 2017年第9期38卷 201-204页

作者：朱晓鹏侯梦云杨姣春袁利和许梅张琴塔里木大学生命科学学院阿拉尔843300

采用Klebsiella ***1316分批发酵棉秆水解糖液生产生物氢,研究了菌株产氢过程中的菌体生长、生物氢合成和还原糖消耗动力学。结果表明,Logistic方程较好地拟合了Klebsiella ***1316的菌体生长动力学,计算得X_(max)和μ_(max)分别为16.40... 详细信息

采用Klebsiella ***1316分批发酵棉秆水解糖液生产生物氢,研究了菌株产氢过程中的菌体生长、生物氢合成和还原糖消耗动力学。结果表明,Logistic方程较好地拟合了Klebsiella ***1316的菌体生长动力学,计算得X_(max)和μ_(max)分别为16.400 0和0.004 0,模型拟合的相关系数为0.946 8。以Leudeking-Piret方程为基础建立的菌株生物氢合成动力学模型,其拟合的相关系数达0.972 9,表明该模型拟合情况良好。棉秆水解糖液中葡萄糖和木糖消耗动力学模型拟合结果表明,菌体生长及生物氢合成两者与底物消耗相关系数K_(X/S)分别为0.004 1和0.013 1,且拟合的相关系数均高于0.900 0,说明建立的动力学方程是可靠的。

关键词：分批发酵棉秆水解糖液产氢动力学克雷伯氏菌

分段调控pH值对阴沟肠杆菌WL1318发酵棉秆水解糖液产氢的影响

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中国酿造 2018年第5期37卷 157-161页

作者：屈晓伟李艳宾张琴塔里木大学生命科学学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室新疆阿拉尔843300

为有效调控阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)WL1318发酵棉秆水解糖液产氢的过程,研究了分段调控p H值对该菌株发酵棉秆水解糖液产氢过程中发酵液p H值、生物氢合成、棉秆水解糖液中葡萄糖和木糖利用、菌株生长的影响。结果表明,分段调... 详细信息

为有效调控阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)WL1318发酵棉秆水解糖液产氢的过程,研究了分段调控p H值对该菌株发酵棉秆水解糖液产氢过程中发酵液p H值、生物氢合成、棉秆水解糖液中葡萄糖和木糖利用、菌株生长的影响。结果表明,分段调控p H值避免了发酵液p H值的急剧下降。分段调控p H值处理的产氢潜力P均高于未调控处理的,48 h时调控p H值能使发酵72 h的日均产氢量较未调控处理的提高约1.5倍;24 h调控p H值和48 h调控p H值处理的累积产氢量相较未调控处理的分别提高约15%和30%。分段调控p H值对阴沟肠杆菌WL1318发酵棉秆水解糖液产氢过程中的菌体生长有较大影响,使其在调控时间点后达到活菌数峰值,且菌体生长OD_(600nm)值在调控时间点后均高于未调控处理的。

关键词：棉秆水解糖液阴沟肠杆菌WL1318 发酵产氢分段调控pH值

Enterobacter cloacae WL1318发酵棉杆水解糖液产氢调控及fhlA基因原核表达载体构建

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Enterobacter cloacae WL1318发酵棉杆水解糖液产氢调控及fhlA基...

作者：屈晓伟塔里木大学

学位级别：硕士

随着化石能源的不断消耗以及能源危机的爆发,开发绿色、可再生能源已成为本世纪关系国计民生的重大举措。氢气作为一种新型能源载体,是目前地球上最为理想的清洁燃料之一。相比传统制氢方法来说,微生物发酵制氢通过利用多样的工农业废弃... 详细信息

随着化石能源的不断消耗以及能源危机的爆发,开发绿色、可再生能源已成为本世纪关系国计民生的重大举措。氢气作为一种新型能源载体,是目前地球上最为理想的清洁燃料之一。相比传统制氢方法来说,微生物发酵制氢通过利用多样的工农业废弃物,例如秸秆类纤维素物质,工业废水、污泥等作为发酵底物合成生物氢,在生产方式上更具经济可行性。本研究针对课题组前期研究工作中获得的一株产氢细菌Enterobacter cloacae WL1318,研究该菌株发酵棉秆水解糖液产氢的影响因素,获得优化的发酵产氢条件。进一步针对主要的产氢影响因素进行发酵过程的调控。在此基础上,对*** WL1318发酵棉秆水解糖液产氢过程进行代谢通量分析,弄清生物氢合成支路和竞争代谢支路的代谢流分布,弄清主要的调控节点。同时,克隆影响菌株生物氢合成的甲酸-氢裂解酶转录激活因子fhlA基因,构建原核表达载体,获得的研究结果如下:(1)起始糖浓度、发酵温度、起始pH值对*** WL1318发酵棉秆水解糖液产氢过程中生物氢的合成、还原糖的利用及菌体的生长均有显著影响。当起始糖浓度为40 g/L、起始pH值为7.5、发酵温度为37℃时,菌株获得最高的日均产氢量和累积产氢量,葡萄糖和木糖利用率、菌体生长亦较高,为此可确定为最佳的发酵产氢条件。在*** WL1318发酵棉秆水解糖液产氢过程的pH调控下,分段调控pH值可避免发酵液pH值的急剧下降,有利于生物氢合成和菌体生长,但对棉秆水解糖液中葡萄糖和木糖利用的影响均不显著。分段调控pH值处理的产氢潜力P均高于未调控处理的,48 h调pH值的处理能使日均产氢量较未调控处理的提高约1.5倍;24 h调p H值和48 h调pH值处理的累积产氢量相较未调控处理的提高约15%和30%。分段调控p H值对*** WL1318发酵棉秆水解糖液产氢过程中的菌体生长有较大影响,使其在调控时间点后达到活菌数峰值,且菌体生长OD在调控时间点后均高于未调控处理的。(2)在*** WL1318发酵棉秆水解糖液产氢的发酵周期内,葡萄糖、木糖及木酮糖的绝对和相对代谢通量逐渐降低,说明葡萄糖及木糖有效地进行了代谢,推动了菌株细胞物质的合成和发酵途径的进行。发酵24 h,丙酮酸脱羧酶活性和丙酮酸的代谢通量均较高,之后缓慢下降,说明丙酮酸在快速地进行脱羧转化,为其它代谢支路提供了碳骨架。柠檬酸在发酵24-48 h有较高的代谢通量,说明此时丙酮酸节点的代谢流部分流向三羧酸循环。乳酸合成支路在发酵48-96 h竞争生物氢合成的代谢流分布,此时乳酸代谢通量和乳酸脱氢酶活性均较高。乙醛脱氢酶活性在发酵48 h-96 h较高,且乙醇代谢通量在发酵120 h有一定提高,说明乙酸和乙醇合成的代谢支路在发酵后期对生物氢合成起到了较主要的竞争作用。(3)以*** WL1318基因组DNA为模板,根据GeneBank中Enterobacter cloacae及近缘种的fhlA基因序列设计引物,以FF1和FR1为上下游引物,扩增fhlA基因,目的片段切胶回收后,以FF2和FR2为上下游引物,亚克隆fhlA基因,并连接到原核表达载体p ET-28a中。生物信息学分析fhlA基因的核苷酸序列全长为2060 bp,有1212 bp完整开放阅读框,编码氨基酸403个,通过Blastp比对构建进化树发现该蛋白属于甲酸-氢裂解酶转录激活因子,为胞内蛋白。通过双酶切以及测序验证,证明其成功连接到原核表达载体p ET-28a中,为后续对重组菌株的构建奠定了实验以及理论基础。

关键词： Enterobacter cloacae WL1318 发酵棉秆水解糖液产氢代谢甲酸-氢裂解酶系统转录激活因子

添加Fe^2+对克雷伯氏菌发酵产氢特性的影响

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应用化工 2020年第4期49卷 832-835页

作者：丁鹏飞李艳宾蒋卉张琴安徽工程大学生物与化学工程学院安徽芜湖241000 塔里木大学生命科学学院新疆阿拉尔843300

在克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液产氢体系中添加Fe 2+,探究不同Fe 2+添加浓度对菌株产氢及其动力学、还原糖利用、生长OD值及其糖利用耦合的产氢和菌体生长效率的影响。结果表明,Fe 2+添加浓度为20 mg/L处理的累积产氢量最高,达2200 mL/L... 详细信息

在克雷伯氏菌发酵棉秆水解糖液产氢体系中添加Fe 2+,探究不同Fe 2+添加浓度对菌株产氢及其动力学、还原糖利用、生长OD值及其糖利用耦合的产氢和菌体生长效率的影响。结果表明,Fe 2+添加浓度为20 mg/L处理的累积产氢量最高,达2200 mL/L以上,较之0 mg/L处理的提高约20%,Gompertz模型拟合的参数P、R m值最高,分别可达2550.63 mL/L、25.08 mL/(L·h)。该添加浓度下,菌株获得的葡萄糖、木糖利用率和ΔOD 600值最高,较之0 mg/L处理的分别提高12%,4.3%和6.5%,基于还原糖利用的产氢效率Y(H 2/S)亦提高7.9%。

关键词：克雷伯氏菌 Fe 2+添加棉秆水解糖液产氢发酵