一、丙酮酸分批发酵的供氧控制模式（论文文献综述）
王春侠[1]（2021）在《基于平行生物反应器的酿酒酵母产β-苯乙醇工艺优化与代谢机理研究》文中研究指明β-苯乙醇（β-Phenylethanol,2-PE）因具备柔和的玫瑰气味和抑菌作用而被广泛应用于食品、药品和化妆品等领域。酿酒酵母具有合成2-PE的天然代谢途径,但产量较低。为了提高酿酒酵母的2-PE产量并对高产代谢机理进行解析,本研究首先基于自制的500 mL四联生物反应器建立平行培养平台以提高培养通量。然后对全合成培养基发酵进行优化,通过补料批发酵提高了酿酒酵母合成2-PE的产量。最后从宏观与微观代谢特性结合的角度对一株2-PE高产菌进行代谢机理解析,为后续的酿酒酵母产2-PE代谢工程策略和发酵过程工艺优化提供借鉴。本研究所用反应器为自主研发的500 mL四联平行生物反应器。首先进行冷模实验考察该反应器的平行性,并通过酿酒酵母常规培养,考察该反应器是否满足培养的供氧需求。冷模结果表明,该反应器参数控制满足要求,平行性良好。根据培养结果和计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模拟结果,对500 mL平行生物反应器的转速和通气量进行优化,并进一步增加搅拌桨叶宽度至12 mm,提高了 500 mL反应器的供氧能力。优化后的反应器在酿酒酵母实际培养过程中,体积氧传递系数KLa最大值由243.36h-1提高至2151.13 h-1,不仅可以实现酿酒酵母的平行培养,而且可以良好地表征宏观代谢参数。然后,本研究以酿酒酵母S288C、W303、W101为培养对象,对全合成培养基的无机氮源、有机氮源浓度比例以及补料工艺进行优化。结果表明,最适氮源浓度为L-苯丙氨酸（L-Phe）5.0 g/L,硫酸铵2.5 g/L。三株酿酒酵母的生长代谢特性结果表明,W303菌株是发酵周期短、底物利用率高的2-PE优势生产菌株。选定W303菌株进行后续的葡萄糖浓度优化,优化后的全合成培养基进行批发酵培养,产物2-PE浓度为2.83 g/L,是初始培养基的1.75倍。进一步对W303菌株进行补料批发酵工艺优化,最终得到产物2-PE浓度为4.23g/L。成份明确的全合成培养基是后续进行代谢机理解析的基础。最后,本研究以2-PE高产菌株S.cerevisiae W303为研究对象,模式菌S.cerevisiae S288C为对照,对比分析两株菌的宏观代谢与微观代谢差异。在宏观表征参数方面,W303的发酵周期比S288C缩短约12 h,表征呼吸代谢强度的摄氧率（OUR）是S288C的1.7倍。在微观方面进行不同比生长速率下的恒化培养,对不同培养状态下的两株菌进行定量代谢物组学分析、代谢通量计算和非靶向代谢物组学分析。代谢物组学结果表明,W303菌株的戊糖磷酸途径（PPP）和三羧酸循环途径（TCA）等中心碳代谢池浓度比S288C菌株显着升高。代谢通量结果表明,丙酮酸（PYR）节点流向TCA通量的差异是导致两株菌2-PE产物浓度差异的重要因素,W303菌株的TCA通量是S288C菌株的3.2倍。更高的TCA循环活力为菌体维持和2-PE产物合成提供了更多的前体和能量辅因子。另外非靶向分析结果表明,W303菌株中多种与2-PE毒性耐受相关的代谢物显着上调。
张相胜[2]（2021）在《微生物代谢产物发酵过程建模研究》文中认为微生物发酵过程往往要涉及到各种生物代谢反应及物理过程和化学反应,机理反应和内部的动态变化很难掌握。其生长过程涉及各种因素,属于典型的非线性系统,机理建模需要长期经验积累,考虑多种因素并进行简化处理。建立合理的数学模型是实现微生物发酵过程优化的基础,受到检测条件与水平的限制,发酵过程控制的许多重要过程变量数据通常是离线取样获得,无法在线实时检测及时反应发酵信息,具有较大时间延迟。此类复杂过程建模和优化技术亟需开展进一步的软测量研究。本文对于微生物代谢产物发酵过程模型结构已知但参数未知、结构和参数都未知情况,分别从发酵过程的工艺机理模型、机理数据混合模型和数据驱动模型三个方面开展研究,主要研究内容为:（1）研究了微生物代谢产物发酵过程中培养环境指标和建立动力学模型与提高发酵产品产量及收率的关系。首先借助响应面分析方法获得了谷氨酸发酵过程最佳的培养环境指标;其次分析了微生物发酵过程的动力学特性,给出了发酵过程通用的动力学模型,并用构造性方法估计出了丙酮酸动力学模型参数;最后分析了基于丙酮酸动力学模型发酵过程平衡点的存在性和稳定性,并分析了稳定性条件。（2）针对微生物代谢产物发酵过程的非线性时变特点,研究了具有非线性特性的Hammerstein模型参数辨识方法。首先推导了针对Hammerstein模型的辅助模型随机梯度算法;其次,为加快算法的收敛速度,借助关键项分离方法,基于辅助模型和梯度搜索原理设计了多新息随机梯度的模型参数辨识算法;最后,提出了辅助模型多新息随机梯度参数辨识方法,实现了Hammerstein结构的青霉素发酵过程模型参数的辨识。实验结果表明,在发酵过程模型结构和阶次已知情况下,该算法能够利用发酵过程的输入输出数据,估计发酵过程的参数,由所建立的模型实现对发酵产物浓度的估计。（3）针对很多微生物代谢产物发酵过程的模型结构未知,不易建模的情况,研究了一种基于多尺度小波支持向量机的发酵过程软测量方法。提出了一种多尺度小波核函数的支持向量机,提高了建模精度。实验结果表明,基于多尺度小波核函数支持向量机的软测量方法建立的谷氨酸模型,获得了较高的谷氨酸浓度、溶解氧和残糖浓度估计精度。（4）为了减小代谢产物发酵过程采集数据中异常值和噪声对回归模型的影响,提出了一种特征加权孪生支持向量回归机。首先选择K近邻方法为每个样本设置基于密度的权重,采用Wards链式聚类算法提取样本的特征信息,并将两者融合到特征加权孪生支持向量回归机的目标函数中。为提升特征加权孪生支持向量回归机的预测性能,选择二次多项式核函数和径向基核函数构成的混合核函数,并采用自适应粒子群算法优化支持向量机的模型参数。实验结果表明,基于混合核函数的特征加权孪生支持向量回归机,建立的谷氨酸发酵过程模型对谷氨酸浓度和残糖浓度估计精度较高。
冯瑶[3]（2021）在《燃料乙醇发酵过程中先进在线传感器应用及发酵过程优化研究》文中研究指明随着化石燃料的消耗及伴随而来的一系列环境和能源问题,燃料乙醇作为生物燃料中最主要的组成,是目前应用最广泛的可再生生物质能源。但是,目前燃料乙醇在生产经济性上相较于化石燃料仍存在一定劣势。因此,开发高效的乙醇发酵技术是实现低成本生产的关键之一。本研究以酿酒酵母乙醇发酵作为研究对象,从发酵过程中关键因素培养基、过程检测、调控策略三个方面入手进行系统优化,并结合胞内代谢物图谱、关键酶活性、代谢通量的整合分析,对碳源补加策略进行深入分析,从而解析细胞代谢合成乙醇与副产物甘油之间的作用规律,为开发高效的过程调控策略提供理论指导。首先,对酿酒酵母发酵进行乙醇生产的发酵培养基组分及基本培养条件,运用响应面法进行了系统优化。通过（a）单因素实验;（b）Plackett-Burman实验;（c）最陡爬坡实验;（d）中心复合实验设计和验证,发现葡萄糖、接种量和酵母提取物是影响乙醇产量最重要的3个因素,而且当葡萄糖浓度为285.0 g/L,接种量为29%,酵母提取物浓度为16.5 g/L时,摇瓶发酵乙醇产量最高,可达124.4±0.8 g/L,较优化前（94.1±1.7 g/L）提高了 32.2%。其次,将电子嗅、活细胞传感仪等先进在线传感器引入到乙醇发酵过程,建立了发酵液中乙醇浓度、活细胞浓度等关键指标参数的在线检测方法。电子嗅与液相色谱检测乙醇的相关性以及活细胞传感仪检测电容值与菌落形成单位的相关性分别达到0.999和0.996。在此基础上,通过将活细胞传感仪与电子嗅用于在线补糖策略的调控,能够有效缓解初始高葡萄糖浓度对菌体生长和代谢的抑制,使得乙醇产量、产率和转化率分别提高15.4%、15.9%和 9.0%。最后,在5L罐上对乙醇发酵过程进行了pH控制、供氧水平、碳源补加策略的研究,表明自然pH、0.5 vvm以及阶段补糖策略能够将乙醇产量和产率提高到138.2 g/L和5.76g/L/h,而且主要副产物甘油含量下降41.7%。进一步对阶段补糖策略效果进行深入探究,通过胞内代谢物图谱、关键酶活性以及胞内代谢通量的整合分析,发现阶段补糖策略下乙醇生产效率提高得益于细胞代谢能力的增强和转化率提高两个方面。此外,胞内呈现更高氧化状态以及甘油合成途径关键酶活性的降低是造成甘油含量显着减少的主要原因,使得更多的碳流向乙醇合成。
刘畅[4]（2021）在《烷烃为底物合成槐糖脂发酵过程中氧代谢特性及产物性质研究》文中认为槐糖脂是最具前途的生物表面活性剂之一,广泛应用于化妆品、石油、制药等行业。烷烃是石油烃的重要组成成分,是石油污染的主要物质,利用烷烃合成槐糖脂不仅能够获得绿色无污染的高性能槐糖脂,而且可以实现对石油污染物中烷烃的降解。在槐糖脂发酵过程中,氧的供应是限制槐糖脂高效生产的重要原因之一。本文利用假丝酵母属的模式菌C.bombicola ATCC 22214以非常规疏水性碳源正十六烷烃合成槐糖脂,通过发酵过程多参数和代谢通量分析,探究了不同供氧水平下细胞合成槐糖脂宏观和微观代谢的影响规律,并开发了最适的供氧策略,实现了槐糖脂发酵过程生产速率提高、转化率提升、能耗降低的目标。此外,通过对正十六烷烃为底物合成的槐糖脂结构及理化性质和生物活性进行初步探究,表明相比于常规的C18槐糖脂,C16槐糖脂在食品、医药、纳米载体等领域可能具有更为广泛的用途。本文取得的具体研究结果如下:通过调节发酵过程转速能够实现氧供应的调控。研究中首先在槐糖脂合成期实现了低供氧水平（OUR约为24mmol/L/h）和高供氧水平（OUR约为50mmol/L/h）的控制。对比发酵过程细胞宏观生理代谢参数和关键指标参数,发现低供氧条件下槐糖脂产量较高供氧条件降低了 30.5%,槐糖脂比产率降低了 39.4%。而且高供氧条件下,细胞更多利用葡萄糖参与磷酸戊糖途径为槐糖脂合成提供还原力,而烷烃更多参与β氧化途径提供乙酰辅酶A和能量,从而出现了代谢途径的差异,进而在发酵过程宏观层面上表现为呼吸熵RQ的差异。其次,通过对胞内代谢物图谱、关键酶活性以及代谢通量进行整合分析,从微观角度解析了供氧水平影响槐糖脂合成的作用机制。研究结果表明高供氧条件下,槐糖脂合成代谢相关的糖酵解、磷酸戊糖、和TCA循环途径中的关键中间代谢物池均高于低供氧水平,说明高供氧条件下菌株胞内代谢更为活跃。进一步通过代谢通量计算结合发酵过程关键酶活性分析,发现供氧水平降低,P450单加氧酶和长链脂肪醇氧化酶酶活分别下降71.1%和74.5%,因此会限制槐糖脂的合成。同时不同供氧条件下,葡萄糖和烷烃参与槐糖脂合成的比例会有明显不同,而RQ值能够很好地表征细胞对于不同底物的利用情况,从而在线监测槐糖脂合成过程中胞内物质分配以及发酵过程供氧的适配性。利用阶梯式供氧策略,研究发现:OUR维持在45 mmol/L/h,RQ值为0.62时,槐糖脂可以达到最高产率1.14 g/L/h,同时保持相对更高的烷烃利用率。此条件下槐糖脂最终产量达到83.8 g/L,较高供氧组提高了 4.8%,烷烃的利用率提高了 4.5%,功率输入降低8.6%。最后,通过比较正十六烷烃为底物合成的C16槐糖脂与常规油酸为底物合成的C18槐糖脂在结构及理化性质和生理活性等方面的差异,发现C16与C18槐糖脂虽然结构组成相似,都以内酯型槐糖脂为主,但是C16槐糖脂在理化性质和生理活性方面表现出更好的特性,表现为更低的临界胶束浓度,对菜籽油和油酸更强的乳化性,对微生物更强的抑菌性,以及更强的抗氧化能力。综上所述,C16槐糖脂在纳米载体、抑菌剂、化妆品添加剂等领域具有更好的利用前景,以正十六烷合成的槐糖脂具有重要的应用价值。
张雨函[5]（2020）在《结节链霉菌发酵生产两性霉素B的工艺优化》文中研究指明两性霉素B（Amphotericin B,Am B）是临床上重要的多烯大环内酯类抗生素,具有广谱抗真菌活性,被广泛应用于治疗全身性真菌感染。两性霉素B生物合成过程中代谢调控机制较为复杂,现代基因工程及代谢工程技术已被广泛应用于提升菌种的生产性能以满足两性霉素B市场需求的增长,但针对发酵方面的研究较少。为进一步提高两性霉素B的发酵水平并降低生产成本,新型发酵调控策略的开发显得极为重要。本论文针对实验室前期筛选出的一株两性霉素B高产结节链霉菌,在已有代谢组分析的基础上,研究关键前体和差异代谢物作为添加物对两性霉素B生物合成的影响,结合分阶段调控策略以及补料方式的发酵工艺优化,以达到提高两性霉素B产量和降低副产物两性霉素A含量的目的。根据摇瓶发酵过程中显着代谢差异分析筛选关键前体和差异代谢物,提出理性设计的单因素优化及正交联合添加策略,发现在发酵24 h时,同时加入4 mg/L异丙醇,89 mg/L丙氨酸,1 g/L丙酮酸和25 mg/L烟酰胺是最优添加物补加策略,最终摇瓶水平的Am B产量为6.47 g/L,提高了25.4%,表明不同添加物可通过影响重要中间代谢过程,从而显着影响Am B的生物合成过程。为进一步促进Am B的生物合成,对5 L发酵罐中最适初始葡萄糖浓度及搅拌转速等培养条件进行优化,确定最适初糖浓度及转速分别为70 g/L和500 rpm。鉴于两性霉素B发酵属于部分生长偶联型,提出分阶段调控策略,研究了分阶段p H、温度及溶氧控制策略对发酵产Am B的影响,发现分阶段p H 7.0,温度30℃/26℃和DO 20%控制策略为最优调控策略,在这三种策略下,Am B产量最终由分批发酵时的9.89 g/L分别提升到12.66 g/L,11.79 g/L和11.28 g/L,并通过胞外有机酸分析阐明在合成Am B时,不同调控策略对菌体代谢过程的影响,进一步说明结合代谢控制的发酵调控策略对两性霉素B生物合成的整个过程起决定性作用。基于摇瓶添加物研究,在5 L发酵罐进行添加物补加放大实验,证明了在5 L发酵罐中同时添加上述四种化合物的有效性,Am B产量为12.56 g/L,可提高27.0%左右,副产物Am A含量为2.3%,下降24.8%,推测原因可能是Amph C PKS模块5中的烯酰还原酶结构域催化活性降低导致Am A合成受到抑制;对5 L发酵罐补料调控方式进行优化,包括脉冲补料、p H-Stat及DO-Stat补料、恒速补料、变速补料及恒定残余葡萄糖浓度补料等6种补料方式,最终确定1.5 g/（L·h）流速下的恒速补料是最优补料策略,此时最高Am B产量达到15.79 g/L,较分批发酵提高59.7%,但副产物Am A含量从3.1%增加到7.1%;考虑到补料培养基成分较单一,对补料培养基进行优化,确定最优补料培养基为200 g/L葡萄糖,5 g/L蛋白胨和0.3 g/L硫酸铵。基于前期实验研究,为最有效提高Am B产量并降低副产物Am A含量,进行最佳联合调控策略下的分批补料发酵,即同时采用分阶段p H、温度及DO控制策略,并在发酵24 h时补加4 mg/L异丙醇、89 mg/L丙氨酸,1 g/L丙酮酸和25 mg/L烟酰胺四种添加物,以1.5 g/（L·h）的流速进行恒速补料,Am B产量最终达到18.39 g/L,较分批发酵提高85.9%,最大菌体量（PMV）达到45.0%,副产物Am A含量为2.1%,较分批发酵显着降低32.8%;通过胞外有机酸的检测,α-酮戊二酸,丙酮酸和柠檬酸浓度的变化被确定为最关键的代谢物节点,从而进一步阐明了该发酵调控策略下可能的代谢机制:其本质是在发酵过程特性分析下以α-酮戊二酸等物质代谢流为控制要点,调节菌体的生长和代谢,使物质代谢最大程度地向有利于产物合成的代谢途径进行,使Am B效价增加。最后在50 L发酵罐上进行工艺放大研究,上述不同的发酵调控策略为Am B的工业化生产提供了新的指导。
汪涯[6]（2020）在《形态调控提高皮状丝孢酵母油脂发酵产量及过程机制》文中研究表明基于微生物油脂制备生物柴油是应对石油基液体燃料供给不可持续和大量使用导致环境问题如温室气体效应等的重要途径之一。皮状丝孢酵母（Trichosporon cutaneum）是担子菌纲产油酵母,具有可同步利用木糖和葡萄糖等底物谱宽及更好耐受木质纤维素类生物质水解糖中抑制物的优点,是微生物油脂发酵生产的可选菌株,但迄今为止细胞形态学、生理代谢及分子遗传学等方面的基础研究严重滞后,影响了菌株改造和液体深层发酵油脂生产过程工程策略的开发。本文研究工作以T.cutaneum B3为实验菌株,证实了其为二型态产油酵母,液体深层培养和发酵时经历酵母型?菌丝型的二型态转化过程,单细胞酵母型态高产油脂。限氮、中性p H及高溶氧（DO）有利于形成酵母型态,而富氮、酸性p H及DO不足则导致菌丝形成。批式发酵培养基中添加5.0 g/L高浓度酵母提取物为氮源,细胞会由接种时酵母型态转变为细长的菌丝型态直至发酵结束,高粘度发酵液的非牛顿型流体行为影响葡萄糖和氮的利用及细胞生长,导致油脂含量和产率都极低;培养基中添加3.0 g/L中等水平酵母提取物时,细胞会历经酵母?菌丝?酵母的二型态转化,发酵中后期以酵母型为主,油脂产率和得率都最高;培养基中添加酵母提取物进一步降低到1.0 g/L时,以酵母型细胞生长且胞内油脂含量增高,但由于细胞生长差导致生物量密度低和油脂生产强度低。比较转录组分析显示,酵母型细胞内油脂合成中心碳代谢途径中关键酶转录水平均上调,而参与脂肪酸β-氧化等脂肪酸降解途径的酶转录水平均下调,其中酵母型细胞柠檬酸裂解酶（ACL）、苹果酸酶（MAE）、异柠檬酸裂解酶（ICL）和异柠檬酸脱氢酶（IDH）活力都约为菌丝型细胞的二倍,促使酵母型细胞油脂合成与积累优于菌丝型细胞,而且RAS-c AMP-PKA、RIM101和MAPK信号级联通路参与了T.cutaneum B3响应氮源供给水平而发生的二型态转化。研究工作进一步确认DO是触发和调控T.cutaneum B3形态转化的关键因子,计算流体力学分析表明,微孔膜空气分布器可在低通气量和搅拌转速条件下增强气液相接触而强化DO水平,控制细胞形态为理想的酵母型。基于强化DO供给的发酵策略,利用不额外添加碳氮源的水稻秸秆水解液进行分批补料发酵,油脂产率和油脂得率分别达到0.201 g/L/h和0.250 g/g,为目前文献报道T.cutaneum利用木制纤维素类生物质水解液发酵生产微生物油脂的最好水平。上述研究进展,为丰富二型态真菌,尤其是二型态酵母形态控制,提升油脂发酵生产水平,拓宽形态工程学在其他发酵产品生产中的应用,奠定了科学和技术基础。
袁新松[7]（2020）在《采用CRP突变及NADPH再生强化改造大肠杆菌IS5-d生产木糖醇》文中研究说明木糖醇是一种五碳糖醇,广泛应用于食品、医药和化工等领域,具有重要的经济价值和社会价值。生物法生产木糖醇具有转化条件温和、工艺绿色、且可以直接利用半纤维素水解液为底物等优点,有望替代目前普遍采用的化学加氢法生产木糖醇的工艺。大肠杆菌作为基因工程的理想宿主,具有遗传途径明确、培养条件简单、生长速度快、基因操作方法成熟,而且能够利用五碳糖等优点。目前,以半纤维素水解液为底物,通过大肠杆菌发酵生产木糖醇的研究已有报道,本实验室前期也已构建了木糖醇生产菌株E.coli W3110 IS5-d,但尚存在木糖在低浓度条件下吸收速率慢的问题,影响了木糖醇的时空产率,并且导致发酵液中残余木糖浓度相对较高。同时原菌株只能高效利用离子交换脱毒的半纤维素水解液,对石灰处理的半纤维素水解液的适应性有待提高。针对以上问题,本论文进行了以下工作:首先,采用CRP蛋白突变与葡萄糖磷酸化转运途径改造相结合的方法,进一步消除葡萄糖对木糖转运吸收的阻遏。论文在敲除葡萄糖磷酸化转运编码基因ptsG基础上,将CRP突变成cAMP非依赖型的CRP*（I112L,T127I,A144T）后,摇瓶发酵24h,与只敲除ptsG的出发菌株IS5-d相比,突变株的葡萄糖吸收速率降低17.4%,而木糖吸收速率提高10.5%,实现了木糖与葡萄糖吸收的完全同步,而且在木糖浓度低于5.7 g/L情况下,木糖的转运吸收速率提高了 27.3%。通过该组合策略的运用,采用离子交换脱毒的玉米芯水解液为底物,突变株IS5-dI在15L罐发酵54h,木糖醇的浓度达到163.5 g/L,时空产率达到3.03 g/L/h,对木糖得率达到1.02g/g,比同样条件下出发菌株IS5-d分别提高了 14.3%、65.6%、9.7%。在此基础上,对IS5-dI菌株利用离子交换脱毒的玉米芯水解液发酵生产木糖醇的工艺进行了优化。优化的条件为:种龄13 h;发酵温度37℃;溶氧35%（前期）,20%（后期）;玉米浆干粉初始浓度10g/L,30mL/h恒速补料;水解液补料起始为发酵后10h,维持木糖浓度基本恒定（60g/L）;控制发酵液中葡萄糖浓度不超过5g/L,连续流加补料。在优化条件下15 L罐发酵,52 h生产的木糖醇浓度为165g/L,时空产率3.17g/h,对木糖得率为1.01 g/g,达到了目前已报道的以大肠杆菌发酵半纤维素水解液的最高水平,而且发酵液中未检测到残余葡萄糖、木糖、阿拉伯糖或其他残糖。进一步,采用了一种双向调控大肠杆菌葡萄糖中央代谢路径碳流量的方法,即过表达PPP路径基因同时敲除EMP路径基因,对NADPH再生进行了强化。在IS5-d菌株的基因组插入一拷贝的zwf基因构建了 2bzwf菌株,NADPH/NADP+增大26.3%;在2bzwf菌株的基因组插入一拷贝的gnd基因构建了 2bzwfgnd菌株,NADPH/NADP+增大8.3%;敲除2bzwfgnd菌株的pgi基因构建了 2bpgi菌株,NADPH/NADP+增大46.2%。构建的工程菌2bpgi以离子交换脱毒的玉米芯水解液为底物,通过15 L罐分批补料发酵,76 h生产的木糖醇浓度为161.6 g/L,时空产率为2.13 g/L/h,对木糖得率为1.02g/g,对葡萄糖得率为2.50g/g,与出发菌株IS5-d相比分别提高了 13.0%、16.4%、9.7%和67.8%。最后,以crp*突变株IS5-dI为出发菌株,进一步对其CRP 127位的异亮氨酸进行半理性定点突变,共获得9株氨基酸极性与原始菌株IS5-d不同的突变株。以石灰处理的玉米芯水解液为发酵底物进行筛选,获得了对水解液耐受性显着提高的菌株IS5-dG。同时,对石灰中和法处理玉米芯水解液的工艺进行了全面的优化,使水解液进一步适合工程菌发酵生产木糖醇。以优化的石灰处理的获得的玉米芯水解液为底物,IS5-dG菌株15 L罐发酵78 h生产的木糖醇浓度为136.7 g/L,时空产率为1.75 g/L/h,这是目前报道的以未经离子交换脱毒的半纤维素水解液为底物,通过大肠杆菌发酵生产木糖醇的最高浓度和时空产率。总之,通过本论文的系统研究,实现了重组大肠杆菌以未经离子交换脱毒的玉米芯水解液为底物生产高纯度木糖醇,为木糖醇的工业化生产奠定了坚实的基础。
贾禄强[8]（2019）在《协同优化控制关键状态变量强化重组毕赤酵母在诱导期高效表达外源蛋白》文中进行了进一步梳理甲醇营养型毕赤酵母（Methylotrophic Pichia pastoris）是近年来广泛应用的一种外源蛋白表达系统。利用重组毕赤酵母实现各类外源蛋白产品的高效生产,除了选育或构建优良菌种外,发酵过程控制与优化技术也是提高外源蛋白发酵生产性能的一种有效手段。在毕赤酵母表达外源蛋白过程中,甲醇浓度、溶解氧浓度（Dissolved oxygen concentration,DO）、细胞浓度或生长速度等关键状态变量是影响毕赤酵母表达外源蛋白的最主要因素之一。但是,启动外源蛋白表达通常在毕赤酵母达到极高密度条件下进行,这时,甲醇浓度、DO和细胞浓度（生长）三者之间相互影响相互耦联,同时将上述状态变量控制在最优水平存在困难,外源蛋白表达水平也很难得到提升。针对上述问题,本论文以甲醇利用快型（Mut+）/甲醇利用慢型（MutS）毕赤酵母表达几种典型外源蛋白的诱导过程为研究对象,系统性地研究探讨了不同甲醇流加/供氧/细胞生长条件下的毕赤酵母碳代谢以及能量代谢变化特征和模式,并据此提出和建立了适用于不同Mut+/MutS型菌株、具有一定普适效果的甲醇诱导关键过程控制技术,提高了外源蛋白的产量或活性。论文的主要研究内容和结论总结概括如下:（1）利用Mut+/MutS型毕赤酵母生产外源蛋白的诱导过程在极高细胞密度(100g-DCW·L-1)下进行。通常通空气供氧条件下,毕赤酵母细胞的高耗氧特性导致甲醇浓度和DO相互影响和耦联,无法同时得到控制。可行的控制策略只有两个:即在策略A:“低甲醇浓度-高DO”(甲醇浓度0-1 g·L-1/DO10%)和策略B:“高甲醇浓度-低DO”(甲醇浓度5-10 g·L-1/DO0%)进行诱导。研究探索了Mut+/MutS型毕赤酵母在上述两种诱导环境下生产外源蛋白过程中的发酵性能。结果表明,Mut+型毕赤酵母生产人血清白蛋白-人粒细胞集落刺激因子突变体融合蛋白（HSA-GCSFm）时,次优诱导控制策略（sub-optimal induction strategy）是策略A:即“低甲醇浓度-高DO”。此时,HSA-GCSFm浓度达到了0.59 g·L-1的最高水平,是使用策略B下的6.56倍。相反,MutS型毕赤酵母生产猪?干扰素（pIFN-?）时的次优诱导控制策略是策略B:即“高甲醇浓度-低DO”。此时,pIFN-?浓度达到了1.86 g·L-1的最高水平,是使用策略A下的2.35倍。此外,将上述“次优诱导控制策略”应用于其它Mut+/MutS型毕赤酵母生产几种不同外源蛋白的过程中,验证了其通用能力。（2）利用转录组学/代谢分析方法对上述“次优诱导控制策略”强化Mut+/MutS型毕赤酵母生产外源蛋白的机理进行了探究。结果表明“低甲醇浓度-高DO”诱导环境强化Mut+型毕赤酵母表达HSA-GCSFm的原因在于:甲醇/山梨醇代谢途径中差异表达基因上调及碳源（甲醇/山梨醇）利用速度/DO同时控制在其适宜水平,这有效地抑制了有毒代谢产物的胞内积累、碳代谢得以高效运行。与此同时,氨基酸合成途径差异表达基因上调及泛素-蛋白酶体合成途径中差异表达基因下调进一步提高HSA-GCSFm的合成效率。另一方面,“高甲醇浓度-低DO”诱导环境强化MutS型毕赤酵母生产pIFN-?的原因在于:甲醇代谢、过氧化物酶体合成途径中差异表达基因上调及甲醇利用速度维持在较高水平,确保了甲醇诱导强度并有效抑制中间代谢产物的胞内积累,核糖体蛋白合成途径差异表达基因上调可进一步提高了pIFN-?的翻译效率。（3）研究了上述Mut+/MutS型毕赤酵母生产外源蛋白诱导阶段内甲醇利用的动力学特征。结果发现:Mut+型毕赤酵母生产HSA-GCSFm过程中,在不同甲醇浓度下毕赤酵母利用甲醇速度基本维持在恒定水平;与之相反,MutS型毕赤酵母生产pIFN-?过程中,MutS型毕赤酵母利用甲醇速度依赖于甲醇浓度,并随甲醇浓度的下降而逐渐降低。这可从表观上进一步解释了Mut+/MutS型毕赤酵母利用各自的“次优诱导控制策略”促进外源蛋白表达的代谢机理。最后根据上述结果,提出了Mut+/MutS型毕赤酵母表达外源蛋白过程中的甲醇利用速度动力学模型。（4）MutS型毕赤酵母高密度发酵生产外源蛋白过程中的次优诱导控制策略是“高甲醇浓度-低DO”环境。然而,当毕赤酵母细胞长期处于高甲醇、DO受限的诱导环境时,甲醇代谢的第一个反应-甲醇氧化反应成了律速步骤,进入到胞内的甲醇得不到有效利用、导致胞内甲醇积累,外源蛋白无法长期持续表达。本文提出了一种甲醇周期诱导控制策略,即周期性地将诱导环境从“高甲醇浓度-低DO”（T1=7 h）切换至“低甲醇浓度-高DO”（T2=4 h）,维持5-6周期。采用该甲醇周期诱导控制策略,可以在维持甲醇诱导强度的同时,有效地利用胞内积累的甲醇,将胞内甲醇浓度控制在低水平,细胞代谢活性和外源蛋白合成速度均得到了显着增强。将该策略用于pIFN-?和人源溶菌酶（hLYZ）的表达生产,与“高甲醇浓度-低DO”诱导控制策略相比,蛋白浓度和活性大幅提升,pIFN-?和hLYZ蛋白浓度和活性分别达到2.01 g·L-1、3.90×107 IU?mL-1和1.47g·L-1、2.15×105 IU·mL-1的最高水平,相应目标蛋白的活性分别提升了86%和69%。（5）在低细胞浓度(?50 g-DCW·L-1)下启动甲醇诱导,可在一定程度上缓解DO难以控制的问题,有利于目标外源蛋白的表达。但是,其机制机理尚鲜有报道。本文将该诱导控制策略用于MutS型毕赤酵母表达生产甜味蛋白（monellin）过程。碳代谢和能量代谢分析结果表明,使用该诱导控制策略甲醇流向外源蛋白合成前体途径中的比例达到了65.2%的最高水平,且甲醇走向蛋白前体合成途径与能量代谢途径中的比例匹配、能量利用效率最大。同时,外源蛋白合成速度与细胞生长速度完全耦联且具有最大的耦联系数,细胞比生长速度也处于较高水平。30℃诱导条件下的最终甜味蛋白浓度达到了2.62-2.71 g·L-1的最高水平,比高细胞浓度(?100 g-DCW·L-1)下启动甲醇诱导进行发酵条件下提高了150%-390%。此外,在利用Mut+/MutS型毕赤酵母生产其它不同外源蛋白的过程中,也使用该诱导控制策略进行外源蛋白表达,产量/活性均有提高,碳代谢和能量模式与前述的结果基本吻合。
汤超[9]（2019）在《酿酒酵母高产谷氨酸补料发酵研究》文中研究表明酵母抽提物富含多肽、氨基酸、呈味核苷酸、B族维生素及微量元素,具有纯天然、营养丰富、味道醇厚等诸多优点,广泛应用于食品领域,但其鲜度不够突出（谷氨酸含量不足）。本文在30 L发酵罐水平（基料15 L）,采用指数生长和限制生长的双阶段发酵策略,满足了酿酒酵母高密度发酵条件下对生长和谷氨酸合成代谢的要求。结果如下:1.为了克服酿酒酵母发酵葡萄糖溢流产乙醇对谷氨酸合成的不利影响,发酵2-7 h采用指数补料策略,以μset为0.08 h-1流加含有45%蔗糖的糖蜜（总糖量80%）。发酵8 h细胞干重41.55 g/L、胞内谷氨酸含量达到峰值4.42%,补料期间无乙醇溢流。μset低于或高于0.08 h-1,谷氨酸含量均显着降低。2.基于指数补料策略,为降低细胞生长对“氮中转库”中谷氨酸的需求,于7-18 h以乙醇为碳源,进行“生长限制”发酵以进一步使谷氨酸在胞内积累。最佳乙醇匀速流加策略为:7-9 h流速50 mL/h,9-18 h流速40 mL/h。发酵13 h细胞干重44.04 g/L、胞内谷氨酸含量达到峰值5.02%,较“生长阶段”胞内谷氨酸峰值浓度提高13.5%。酵母干重平均增长速率仅为0.71 g/（L·h）,实现了“合成阶段”生长抑制和谷氨酸合成积累。3.基于“合成阶段”乙醇流加策略,研究了与乙醇等摩尔的乳酸钠流加策略对细胞生长和谷氨酸合成代谢的影响。胞内谷氨酸于9 h达到峰值（细胞干重39.78g/L）,含量为6.57%,分别比指数补料和乙醇补料峰值提高48.5%和30.9%。4.研究了发酵10 h时谷氨酸合成代谢相关基因的转录差异,发现:流加乳酸钠时,IDH2、KGD1、SDH1、MDH1、ICL1、MLS1、SNF1（编码能量感应蛋白）、PUT2（编码转化精氨酸为谷氨酸基因）、GDH3、PYC2的lg（TPM+1）值比乙醇流加条件提高了11.6%、27.2%、16.4%、11.3%、35%、34.5%、71.1%、18.7%、12.5%、54.8%;而调控氨基酸合成的基因GCN4和氨基酸外运蛋白基因AQR1的lg（TPM+1）值降低了25.6%和35.2%。说明:乳酸钠为碳源时TCA与乙醛酸循环碳通量提高;同时SNF1表达上调阻遏了GCN4的转录,并使GDH3的表达增强。另外,PUT2上调说明精氨酸转谷氨酸效率提高;AQR1转录下调说明谷氨酸向胞外转运效率下降。这些因素综合作用共同促进了胞内谷氨酸的合成和积累。
朱晓雯[10]（2019）在《氮源和氧消耗速率调控相结合优化大肠杆菌产L-色氨酸发酵代谢工艺研究》文中认为L-色氨酸对人类和动物而言属于八大必需氨基酸中的第二必需氨基酸。本研究以重组大肠杆菌为实验菌株,围绕发酵过程的优化与放大开展了如下研究:首先对基础发酵培养基开展了初步研究:在单因素优化筛选的基础上,采用一系列统计学实验设计方法得到了该菌株优化后的初始发酵培养基组合,以及对移种时间进行选择,最终色氨酸在摇瓶发酵中的产量达到1451.30 mg/L,与优化前的培养基发酵色氨酸产量相比提高了 94.5%。优化后培养基在5 L罐上发酵结果显示,菌体生长的延滞期较长,但优化培养基试验组发酵结束时色氨酸的产量与对照组相比提升了 17.3%,糖酸转化率比对照组提高了 19.7%。其次,对发酵过程的氮源调控开展了相关研究:大肠杆菌发酵产色氨酸过程铵离子的不足和供氧水平限制可能是色氨酸比合成速率降低的主要原因之一。考察了不同氮源流加模式对重组大肠杆菌色氨酸发酵的影响,结果显示一定量的硫酸铵补加能够促进菌体生长,但过高的硫酸根离子引起的电导率的升高会严重影响菌体活性和色氨酸的进一步合成;补加酵母粉能维持菌的活力,但对色氨酸的合成速率的提升不利;乙酸铵和玉米浆流加控制的工艺结果显示,这种方法能够缩短菌体生长的延滞期,与对照相比色氨酸产量提高了 35%,糖酸转化率比对照组提高了 27%。菌体摄氧率（OUR）是一种可实时检测的宏观代谢特征参数,可为过程的优化与放大提供有效信息。通过多参数相关分析,考察了六种不同的OUR控制模式对发酵的影响。结果表明:在5 L罐发酵中,24 h前缓慢提升OUR至100 mmol/L/h,并在24 h后维持在这一水平的控制方式更利于色氨酸的合成,这一研究结果有望在工业放大过程中实施。
二、丙酮酸分批发酵的供氧控制模式（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、丙酮酸分批发酵的供氧控制模式（论文提纲范文）
（1）基于平行生物反应器的酿酒酵母产β-苯乙醇工艺优化与代谢机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 β-苯乙醇的概述 |
| 1.1.1 β-苯乙醇的性质 |
| 1.1.2 β-苯乙醇的应用 |
| 1.1.3 β-苯乙醇的生产方法 |
| 1.1.4 β-苯乙醇的酿酒酵母生物合成途径 |
| 1.2 酿酒酵母概述 |
| 1.2.1 酿酒酵母简介 |
| 1.2.2 酿酒酵母的二次生长现象 |
| 1.2.3 酵母生产β-苯乙醇研究现状 |
| 1.3 微生物代谢物组学分析技术 |
| 1.3.1 微生物代谢物组分析简介 |
| 1.3.2 靶向代谢组学 |
| 1.3.3 非靶向代谢组学 |
| 1.3.4 微生物代谢物组学分析中的恒化培养实验 |
| 1.3.5 代谢物组学分析中的快速取样技术 |
| 1.4 基于全基因组的代谢通量分析技术 |
| 1.4.1 全基因组代谢网络模型简介及应用 |
| 1.4.2 全基因组代谢网络模型的约束模拟方法 |
| 1.5 课题内容及意义 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 实验菌种 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 实验试剂 |
| 2.2 实验培养基 |
| 2.3 酿酒酵母培养方法 |
| 2.3.1 菌种的活化及保藏 |
| 2.3.2 种子培养 |
| 2.3.3 摇瓶发酵培养 |
| 2.3.4 5L生物反应器批培养 |
| 2.3.5 500mL生物反应器批培养 |
| 2.3.6 500mL生物反应器恒化培养 |
| 2.4 取样及样品预处理方法 |
| 2.4.1 胞外代谢物取样及样品预处理 |
| 2.4.2 胞内代谢物取样及样品预处理 |
| 2.5 检测方法 |
| 2.5.1 菌浓测定 |
| 2.5.2 葡萄糖浓度测定 |
| 2.5.3 L-苯丙氨酸和β-苯乙醇浓度测定 |
| 2.5.3.1 检测方法 |
| 2.5.3.2 标准曲线的制作 |
| 2.5.4 胞外代谢物的测定 |
| 2.5.4.1 检测方法 |
| 2.5.4.2 标准曲线的制作 |
| 2.5.5 胞内代谢物的测定 |
| 2.5.5.1 检测方法 |
| 2.5.5.2 标准曲线的制作 |
| 2.5.6 非靶向代谢物组学检测 |
| 2.5.6.1 样品预处理 |
| 2.5.6.2 色谱-质谱条件 |
| 2.5.7 在线参数的检测 |
| 2.6 基于全基因组网络模型的代谢通量预测 |
| 2.6.1 酿酒酵母S288C全基因组代谢网络模型iMM904 |
| 2.6.2 基于约束的代谢通量模拟预测 |
| 第3章 500mL四联平行生物反应器系统测试与改进 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.2.1 菌种 |
| 3.2.2 批发酵培养基 |
| 3.2.3 500mL四联生物反应器的冷态测试 |
| 3.2.4 500mL四联生物反应器的酿酒酵母培养及反应器改进 |
| 3.2.5 500mL四联生物反应器和5L反应器一致性培养实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 500mL四联生物反应器冷态控制平行性 |
| 3.3.1.1 500mL四联生物反应器的搅拌控制 |
| 3.3.1.2 500mL四联生物反应器的温度控制 |
| 3.3.1.3 500mL四联生物反应器的空气流量控制 |
| 3.3.1.4 500mL四联生物反应器的pH控制 |
| 3.3.2 500mL生物反应器酿酒酵母的培养应用及供氧能力改进 |
| 3.3.2.1 500mL生物反应器供氧能力的改进 |
| 3.3.2.2 500mL生物反应器改进前后热模培养宏观参数对比 |
| 3.3.2.3 500mL生物反应器热模培养的平行性 |
| 3.3.3 500 mL生物反应器和5L反应器酿酒酵母培养一致性 |
| 3.3.3.1 酿酒酵母在5L罐及500mL罐中的生长曲线比较 |
| 3.3.3.2 酿酒酵母在5L罐及500mL罐中的pH变化比较 |
| 3.3.3.3 酿酒酵母在5L罐及500mL罐中的呼吸代谢比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于全合成培养基的发酵代谢特性研究及工艺优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 菌种 |
| 4.2.2 培养基 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.2.3.1 有机氮源/无机氮源浓度优化实验 |
| 4.2.3.2 合成培养基葡萄糖浓度优化实验 |
| 4.2.3.3 基于全合成培养基补料批发酵实验 |
| 4.2.4 检测方法 |
| 4.2.5 数据处理 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同氮源比例下三株酿酒酵母的发酵特性 |
| 4.3.1.1 三株酿酒酵母不同氮源比例下底物L-Phe消耗情况 |
| 4.3.1.2 三株酿酒酵母不同氮源比例下2-PE产量比较 |
| 4.3.1.3 三株酿酒酵母不同氮源比例下菌浓比较 |
| 4.3.2 S288C和W303菌株在500mL反应器的发酵特性研究 |
| 4.3.3 合成培养基葡萄糖浓度优化 |
| 4.3.4 补料批发酵工艺探究 |
| 4.3.4.1 不同发酵模式下菌体生长对比 |
| 4.3.4.2 不同发酵模式下底物消耗对比 |
| 4.3.4.3 不同发酵模式下产物生产对比 |
| 4.3.4.4 补料批发酵生产2-PE呼吸代谢特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于宏观与微观特性的β-苯乙醇代谢差异机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与方法 |
| 5.2.1 菌种 |
| 5.2.2 培养基 |
| 5.2.3 培养装置 |
| 5.2.4 培养过程及方法 |
| 5.2.5 比生长速率计算 |
| 5.2.6 检测方法 |
| 5.2.7 数据处理 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 两株酿酒酵母S288C和W303宏观发酵特性差异 |
| 5.3.1.1 生长曲线差异 |
| 5.3.1.2 L-苯丙氨酸底物消耗和β-苯乙醇产物合成 |
| 5.3.1.3 呼吸代谢 |
| 5.3.2 两株酿酒酵母S288C和W303微观发酵特性差异 |
| 5.3.2.1 恒化培养状态碳回收率的计算 |
| 5.3.2.2 代谢物组学分析 |
| 5.3.2.3 代谢流定量分析 |
| 5.3.2.4 非靶向代谢物组学分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
（2）微生物代谢产物发酵过程建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题提出和研究意义 |
| 1.2 微生物代谢产物发酵过程建模研究概况 |
| 1.2.1 发酵过程工艺机理建模的现状 |
| 1.2.2 发酵过程混合模型辨识的现状 |
| 1.2.3 发酵过程基于数据驱动的软测量 |
| 1.3 微生物代谢产物发酵过程模型类别 |
| 1.3.1 发酵过程模型的分类 |
| 1.3.2 微生物发酵过程建模一般步骤 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 第二章 代谢产物发酵过程动力学模型及稳定性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 发酵培养条件分析 |
| 2.2.1 微生物营养要素 |
| 2.2.2 微生物培养环境条件 |
| 2.2.3 培养环境优化技术 |
| 2.3 微生物发酵过程培养基及其优化 |
| 2.3.1 培养基的基本构成 |
| 2.3.2 培养基条件的优化 |
| 2.4 微生物发酵过程物料平衡分析 |
| 2.4.1 基本公式 |
| 2.4.2 微生物发酵过程生长和底物消耗动力学模型 |
| 2.4.3 微生物发酵过程比生长速率分析 |
| 2.5 发酵过程通用动力学模型 |
| 2.5.1 微生物生长、维持、死亡状态空间模型 |
| 2.5.2 丙酮酸发酵过程动力学模型 |
| 2.6 丙酮酸发酵过程模型稳定性分析 |
| 2.6.1 丙酮酸发酵过程动力学方程的平衡点 |
| 2.6.2 丙酮酸发酵动力学方程平衡点的稳定性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于Hammerstein模型的发酵过程参数辨识 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Hammerstein非线性输出误差模型描述 |
| 3.3 非线性输出误差模型参数辨识的梯度迭代算法 |
| 3.3.1 算法推导 |
| 3.3.2 仿真实验 |
| 3.4 辅助模型多新息随机梯度算法 |
| 3.4.1 辅助模型多新息随机梯度算法推导 |
| 3.4.2 仿真实验 |
| 3.5 青霉素发酵过程参数辨识 |
| 3.5.1 发酵过程的多模型结构 |
| 3.5.2 仿真实验 |
| 3.5.3 青霉素发酵工艺 |
| 3.5.4 青霉素发酵过程参数辨识 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于多尺度小波支持向量机的发酵过程软测量研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 小波核函数的基本原理 |
| 4.2.1 希尔伯特空间和小波框架 |
| 4.2.2 基于框架的核函数 |
| 4.2.3 小波函数分析 |
| 4.3 多尺度小波核函数 |
| 4.3.1 多分辨分析 |
| 4.3.2 小波函数和小波空间分析 |
| 4.4 多尺度小波核函数支持向量机 |
| 4.4.1 支持向量机 |
| 4.4.2 多尺度小波核函数的支持向量机 |
| 4.4.3 仿真实验及应用 |
| 4.5 小波支持向量机在谷氨酸软测量中的应用 |
| 4.5.1 谷氨酸工艺过程概述 |
| 4.5.2 实验材料与方法 |
| 4.5.3 训练数据的预处理 |
| 4.5.4 支持向量回归机的软测量建模 |
| 4.5.5 多尺度小波核函数的支持向量回归机软测量建模 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于孪生支持向量机的发酵过程软测量研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 特征加权孪生支持向量回归机 |
| 5.2.1 孪生支持向量回归机 |
| 5.2.2 位置特征和结构特征 |
| 5.2.3 特征加权孪生支持向量回归机 |
| 5.2.4 连续超松弛方法 |
| 5.3 谷氨酸发酵参数选择 |
| 5.3.1 数据的来源 |
| 5.3.2 输入输出变量的确定 |
| 5.4 谷氨酸发酵过程软测量建模 |
| 5.4.1 混合核函数 |
| 5.4.2 特征孪生支持向量回归机参数的自适应粒子群寻优 |
| 5.4.3 混合核函数的孪生支持向量机参数优化 |
| 5.4.4 特征加权孪生支持向量机的发酵过程建模 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
（3）燃料乙醇发酵过程中先进在线传感器应用及发酵过程优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 乙醇概述 |
| 1.1.1 乙醇的性质 |
| 1.1.2 乙醇的应用 |
| 1.1.3 乙醇的生产方法 |
| 1.2 微生物发酵过程研究 |
| 1.2.1 高性能菌株改造 |
| 1.2.2 发酵过程传感技术 |
| 1.2.2.1 活细胞传感仪 |
| 1.2.2.2 电子嗅 |
| 1.2.2.3 红外光谱传感仪 |
| 1.2.2.4 在线拉曼光谱传感仪 |
| 1.2.3 发酵过程优化技术 |
| 1.2.3.1 培养基 |
| 1.2.3.2 过程调控策略 |
| 1.2.3.3 发酵模式 |
| 1.2.4 乙醇发酵过程优化研究 |
| 1.3 微生物微观代谢分析研究 |
| 1.3.1 代谢物组技术 |
| 1.3.1.1 样品预处理 |
| 1.3.1.2 常用检测方法 |
| 1.3.2 代谢通量分析技术 |
| 1.3.2.1 通量平衡分析(FBA) |
| 1.3.2.2 MFA |
| 1.3.2.3 ~(13)C-MFA |
| 1.3.3 酵母菌生产乙醇的代谢特性研究 |
| 1.4 本课题研究意义及内容 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 菌种 |
| 2.1.2 实验所用仪器 |
| 2.1.3 实验试剂 |
| 2.2 培养基配制 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 菌种活化 |
| 2.3.2 种子培养 |
| 2.3.3 摇瓶发酵培养 |
| 2.3.4 5L发酵罐培养 |
| 2.3.5 乙醇、甘油、葡萄糖含量测定 |
| 2.3.6 光密度（OD)测定 |
| 2.3.7 细胞干重（DCW)测定 |
| 2.3.8 菌落形成单位数（CFU)测定 |
| 第3章 响应面方法优化乙醇摇瓶发酵过程 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 单因素实验 |
| 3.3.2 PB实验 |
| 3.3.3 最陡爬坡实验 |
| 3.3.4 CCD实验 |
| 3.3.5 响应面曲线分析及最优发酵条件的摇瓶验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 乙醇发酵过程先进在线传感器的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 电子嗅在乙醇发酵过程中的应用 |
| 4.3.1.1 乙醇响应敏感通道的选择 |
| 4.3.1.2 不同条件对电子嗅通道3检测乙醇浓度的影响 |
| 4.3.1.3 电子嗅与HPLC法测定乙醇浓度关系的建立 |
| 4.3.2 活细胞传感仪在乙醇发酵过程中的应用研究 |
| 4.3.3 基于活细胞传感仪与电子嗅在线检测的乙醇发酵过程补料优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 乙醇发酵过程优化及底物调控策略下细胞代谢特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 5L罐中乙醇发酵过程优化 |
| 5.3.2 补糖策略对胞内代谢物图谱的影响 |
| 5.3.3 补糖策略对细胞内关键酶活性的影响 |
| 5.3.4 补糖策略对胞内代谢通量分布的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 已发表或已录用的论文(专利) |
| 附录Ⅰ 代谢网络模型 |
| 附录Ⅱ 代谢通量分析的过程中所采用的方程组 |
| 附录Ⅲ 代谢网络模型中代谢物名称及其缩写 |
（4）烷烃为底物合成槐糖脂发酵过程中氧代谢特性及产物性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 槐糖脂概述 |
| 1.1.1 表面活性剂和槐糖脂 |
| 1.1.2 槐糖脂结构与理化性质 |
| 1.1.3 槐糖脂的应用 |
| 1.1.4 槐糖脂合成途径 |
| 1.2 槐糖脂发酵过程优化研究进展 |
| 1.2.1 高性能菌株筛选 |
| 1.2.2 槐糖脂合成底物 |
| 1.2.3 培养基和发酵工艺 |
| 1.3 供氧对发酵过程的影响及研究进展 |
| 1.3.1 氧气在发酵过程中的作用 |
| 1.3.2 发酵过程中氧调控策略研究 |
| 1.3.3 槐糖脂发酵氧调控研究 |
| 1.4 微生物代谢组学及代谢通量研究 |
| 1.4.1 微生物代谢组学研究 |
| 1.4.2 代谢流分析方法 |
| 1.5 本课题研究意义与内容 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 菌株 |
| 2.1.2 实验仪器与设备 |
| 2.1.3 实验试剂 |
| 2.1.4 培养基配方 |
| 2.2 培养方法 |
| 2.2.1 菌种活化与保藏 |
| 2.2.2 种子摇瓶培养 |
| 2.2.3 1L挡板摇瓶发酵培养 |
| 2.2.4 5L发酵罐培养 |
| 2.3 分析测定方法 |
| 2.3.1 葡萄糖浓度测定 |
| 2.3.2 正十六烷浓度测定 |
| 2.3.3 槐糖脂浓度和结构测定 |
| 2.3.4 菌体干重(DCW)测定 |
| 2.3.5 OUR、CER和呼吸熵RQ的计算 |
| 2.4 槐糖脂发酵过程关键指标参数计算 |
| 第3章 烷烃为底物发酵生产槐糖脂过程细胞宏观氧代谢特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 培养方式 |
| 3.2.2 动力学分析方法 |
| 3.2.3 数据处理 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同供氧水平对烷烃为底物合成槐糖脂发酵过程的影响 |
| 3.3.2 不同供氧水平下细胞宏观代谢动力学分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 不同供氧水平下细胞合成槐糖脂微观代谢特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 药品与试剂 |
| 4.2.2 胞内氨基酸标曲的制备 |
| 4.2.3 胞外有机酸混合标曲制备 |
| 4.2.4 细胞淬灭 |
| 4.2.5 胞内代谢物提取 |
| 4.2.6 胞内外代谢物检测 |
| 4.2.7 关键酶活性测定 |
| 4.2.8 C.bombicola ATCC 22214中心碳代谢网络模型构建 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 关键酶活性检测方法建立 |
| 4.3.2 不同供氧水平下胞内外代谢物图谱分析 |
| 4.3.3 不同供氧水平下胞内代谢通量和关键酶活性分析 |
| 4.3.4 阶梯式供氧水平对槐糖脂合成的影响 |
| 4.3.5 基于RQ指导下的最适供氧水平优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同底物来源槐糖脂结构及理化性质和生物活性表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 培养方式 |
| 5.2.2 槐糖脂表面张力和CMC测定 |
| 5.2.3 槐糖脂乳化和起泡性能测定 |
| 5.2.4 槐糖脂抑菌性能测定 |
| 5.2.5 抗氧化性测定 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同底物来源槐糖脂结构对比 |
| 5.3.2 表面张力及CMC研究 |
| 5.3.3 乳化性及起泡性研究 |
| 5.3.4 抑菌性及抑菌机理研究 |
| 5.3.5 抗氧化性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 已发表或已录用的论文(专利) |
| 附录1 代谢网络中相关代谢物对照表 |
| 附录2 代谢通量方程式 |
（5）结节链霉菌发酵生产两性霉素B的工艺优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 两性霉素B简介 |
| 1.2 两性霉素B的结构、性质及生物合成过程 |
| 1.2.1 两性霉素B的结构与性质 |
| 1.2.2 两性霉素B的生物合成过程 |
| 1.3 两性霉素B的研究进展 |
| 1.4 前体添加效应 |
| 1.5 代谢组学分析 |
| 1.6 链霉菌的发酵过程调控 |
| 1.6.1 pH对发酵的影响 |
| 1.6.2 温度对发酵的影响 |
| 1.6.3 溶氧对发酵的影响 |
| 1.7 链霉菌的补料发酵调控 |
| 1.8 立题意义和研究内容 |
| 1.8.1 立题背景及意义 |
| 1.8.2 本文主要研究内容 |
| 第二章 基于代谢组分析的添加物的筛选 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.2.1 菌株 |
| 2.2.2 培养基 |
| 2.2.3 主要药品与试剂 |
| 2.2.4 主要实验设备及仪器 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 培养方法 |
| 2.3.2 分析方法 |
| 2.3.3 添加物的摇瓶发酵研究 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 前体对发酵的影响 |
| 2.4.2 氨基酸对发酵的影响 |
| 2.4.3 差异代谢物对发酵的影响 |
| 2.4.4 混合添加物对发酵的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 两性霉素B的发酵过程优化及调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料 |
| 3.2.1 菌株 |
| 3.2.2 培养基 |
| 3.2.3 主要药品与试剂 |
| 3.2.4 主要实验设备及仪器 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 培养方法 |
| 3.3.2 分析方法 |
| 3.3.3 初始葡萄糖浓度的优化 |
| 3.3.4 最适转速的优化 |
| 3.3.5 结合代谢分析的分阶段调控策略 |
| 3.3.6 最适分阶段调控策略的联合应用 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 初始葡萄糖浓度的优化 |
| 3.4.2 5L发酵罐上最适转速的优化 |
| 3.4.3 结合代谢分析的分阶段调控策略 |
| 3.4.4 最适分阶段调控策略的联合应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 两性霉素B的补料发酵调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料 |
| 4.2.1 菌株 |
| 4.2.2 培养基 |
| 4.2.3 主要药品与试剂 |
| 4.2.4 主要实验设备及仪器 |
| 4.3 实验方法 |
| 4.3.1 培养方法 |
| 4.3.2 分析方法 |
| 4.3.3 添加物补加的放大验证 |
| 4.3.4 不同补料方式对发酵产AmB的影响 |
| 4.3.5 补料培养基的优化 |
| 4.3.6 最佳联合调控策略下的分批补料发酵 |
| 4.3.7 50L发酵罐中发酵工艺的放大验证 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 补加外源添加物的放大验证 |
| 4.4.2 不同补料方式对发酵产AmB的影响 |
| 4.4.3 补料培养基的优化 |
| 4.4.4 最佳联合调控策略下的分批补料发酵 |
| 4.4.5 50L发酵罐中发酵工艺的放大验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 4 发明专利 |
| 学位论文数据集 |
（6）形态调控提高皮状丝孢酵母油脂发酵产量及过程机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 绪论 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 木质纤维素水解及糖液制备 |
| 1.2 产油酵母及油脂组成 |
| 1.3 产油酵母胞内合成油脂的途径 |
| 1.4 提高产油酵母油脂产量的策略 |
| 1.4.1 产油酵母代谢工程改造 |
| 1.4.2 产油酵母发酵产油的调控及工艺 |
| 1.5 微生物的发酵形态及调控 |
| 1.5.1 丝状真菌的形态调控 |
| 1.5.2 二型态酵母及形态调控 |
| 1.6 酵母二型态转换的信号通路 |
| 1.7 皮状丝孢酵母及研究概况 |
| 1.8 研究工作科学假说和主要内容 |
| 第二章 T.cutaneum油脂发酵过程中酵母—菌丝二型态及对油脂产量的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 菌株和培养基 |
| 2.2.2 主要仪器设备 |
| 2.2.3 主要试剂 |
| 2.2.4 发酵培养条件 |
| 2.2.5 酵母细胞染色及显微形态观察 |
| 2.2.6 分析方法 |
| 2.2.7 酶活力的测定 |
| 2.2.8 油脂甲酯制备及组成的GC分析 |
| 2.2.9 转录组测序和组装分析 |
| 2.2.10 RNA提取和qPCR相对定量 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 氮源对T.cutaneum B3 生长和油脂积累的影响 |
| 2.3.2 T.cutaneum B3 发酵产油脂过程中细胞形态转化 |
| 2.3.3 T.cutaneum B3 胞内油脂脂肪酸组成分析 |
| 2.3.4 转录组分析T.cutaneum B3 酵母型和菌丝型细胞代谢途径 |
| 2.3.5 基于转录组分析油脂合成涉及的中心碳代谢途径 |
| 2.3.6 基于转录组分析T.cutaneum B3 酵母—菌丝二型态转化的信号通路 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 触发T.cutaneum酵母—菌丝二型态转化的营养和环境因子 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 菌株和培养基 |
| 3.2.2 主要仪器设备 |
| 3.2.3 主要试剂原料及溶液 |
| 3.2.4 发酵培养条件 |
| 3.2.5 酵母细胞染色及显微形态观察 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 T.cutaneum B3 固体和液体培养时细胞形态的转化 |
| 3.3.2 氮源对 T. cutaneum B3 液体发酵细胞形态的影响 |
| 3.3.3 碳源对T.cutaneum B3 液体发酵细胞形态的影响 |
| 3.3.4 pH对 T.cutaneum B3 液体发酵细胞形态的影响 |
| 3.3.5 发酵温度、溶氧对T.cutaneum B3 液体发酵细胞形态的影响 |
| 3.3.6 群体效应分子和接种量对T.cutaneum B3 液体发酵细胞形态的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 pH对 T.cutaneum B3 细胞形态和油脂积累的影响及转录组解析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 菌株和培养基 |
| 4.2.2 主要仪器设备 |
| 4.2.3 主要试剂原料及溶液 |
| 4.2.4 发酵培养条件 |
| 4.2.5 酵母细胞染色及显微形态观察 |
| 4.2.6 分析方法 |
| 4.2.7 酶活力的测定 |
| 4.2.8 转录组测序和组装分析 |
| 4.2.9 RNA提取和q PCR相对定量 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同p H对 T.cutaneum B3 摇瓶生长和油脂积累的影响 |
| 4.3.2 不同p H对T.cutaneum B3 在生物反应器中生长和油脂积累的影响 |
| 4.3.3 转录组分析T.cutaneum B3 酵母型和菌丝型细胞差异转录基因 |
| 4.3.4 基于转录组分析油脂合成涉及的中心碳代谢途径 |
| 4.3.5 基于转录组分析T.cutaneum B3 酵母—菌丝二型态转化的信号通路 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 强化溶氧供给对T.cutaneum B3 形态的调控及提高油脂产率机制解析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 菌株与培养基 |
| 5.2.2 主要仪器设备 |
| 5.2.3 主要试剂及溶液 |
| 5.2.4 发酵条件 |
| 5.2.5 菌体细胞染色及显微形态观察 |
| 5.2.6 分析方法 |
| 5.2.7 扫描电镜样品制备 |
| 5.2.8 CFD(Computational fluid dynamics)模拟分析 |
| 5.2.9 体积溶氧传递速率k_La(Volumetric mass transfer coefficient)的测定 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 增大转速和通气速率对T.cutaneum B3 分批发酵产油脂影响 |
| 5.3.2 通入富氧空气对T.cutaneum B3 分批发酵产油脂影响 |
| 5.3.3 微孔膜空气分布器在T.cutaneum B3 油脂发酵中的应用 |
| 5.3.4 膜空气分布器提升油脂发酵产率的机制解析 |
| 5.3.5 T.cutaneum B3 利用水稻秸秆水解液高产油脂 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表学术论文 |
（7）采用CRP突变及NADPH再生强化改造大肠杆菌IS5-d生产木糖醇（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写符号术语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 木质纤维素生物质资源的转化和利用 |
| 1.1.1 植物纤维资源转化研究背景和现状 |
| 1.1.2 木质纤维素的化学组成与结构 |
| 1.1.3 利用半纤维素的木糖生产木糖醇 |
| 1.2 木糖醇简介 |
| 1.2.1 木糖醇的用途 |
| 1.2.1.1 在食品工业中的用途 |
| 1.2.1.2 在医药工业中的用途 |
| 1.2.1.3 在化学工业中的用途 |
| 1.2.1.4 在日用化工中的用途 |
| 1.2.1.5 在电化学工业中的用途 |
| 1.2.2 木糖醇的市场概述 |
| 1.3 木糖醇的生产 |
| 1.3.1 固液萃取法 |
| 1.3.2 化学加氢法 |
| 1.3.3 生物转化法 |
| 1.3.3.1 野生菌转化木糖生产木糖醇 |
| 1.3.3.2 基因工程菌转化木糖生产木糖醇 |
| 1.4 基因工程改造微生物生产木糖醇的研究进展 |
| 1.4.1 木糖还原酶表达模块的改造 |
| 1.4.2 代谢途径改造 |
| 1.4.2.1 木糖和木糖醇代谢的消除 |
| 1.4.2.2 还原型辅酶再生强化 |
| 1.4.2.3 胞外木糖醇代谢再利用的消除 |
| 1.4.3 分解代谢阻遏效应的消除 |
| 1.4.4 提高木糖转运速率 |
| 1.5 大肠杆菌作为木糖醇生产菌株的改造策略 |
| 1.5.1 进一步消除CCR效应 |
| 1.5.2 双向调控强化NADPH再生 |
| 1.5.3 提高宿主菌的鲁棒性 |
| 1.6 由半纤维素水解液发酵生产木糖醇工业化的主要问题 |
| 1.6.1 发酵原料的预处理 |
| 1.6.1.1 石灰中和 |
| 1.6.1.2 挥发性物质的去除 |
| 1.6.1.3 水解液脱色 |
| 1.6.2 发酵工艺 |
| 1.7 本课题的研究思路与主要内容 |
| 1.7.1 研究思路 |
| 1.7.2 主要研究内容 |
| 第二章 混合碳源同步利用及其在大肠杆菌发酵生产木糖醇中的应用 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 菌株和质粒 |
| 2.2.2 仪器和设备 |
| 2.2.3 常用试剂耗材、试剂盒及培养基配方 |
| 2.2.4 实验方法 |
| 2.2.4.1 采用CRISPR/Cas9技术构建大肠杆菌基因工程菌 |
| 2.2.4.2 摇瓶发酵 |
| 2.2.4.3 qRT-PCR分析 |
| 2.2.4.4 发酵罐发酵实验 |
| 2.2.4.5 糖和糖醇的HPLC分析 |
| 2.2.4.6 数据分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 CRP~*和△ptsG组合改造大肠杆菌同步利用葡萄糖和木糖 |
| 2.3.2 △ptsG和crp~*基因操作对菌株生产木糖醇的影响 |
| 2.3.3 IS5-d和IS5-dI菌株木糖代谢相关基因表达水平的比较 |
| 2.3.4 通过离子交换脱毒的玉米芯水解液发酵生产木糖醇 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 利用离子交换脱毒的玉米芯水解液生产木糖醇的发酵策略研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 材料和方法 |
| 3.2.1 设备和材料 |
| 3.2.2 以玉米芯水解液为底物的发酵实验 |
| 3.2.3 木糖还原酶的活力测定 |
| 3.2.4 碳源的选择 |
| 3.2.5 种龄的影响 |
| 3.2.6 发酵温度对木糖还原酶活力和木糖醇生产的影响 |
| 3.2.7 溶氧的控制 |
| 3.2.8 氮源的补加方式和用量 |
| 3.2.9 底物的补料时机和补料方式 |
| 3.2.10 葡萄糖的补料方式 |
| 3.2.11 优化条件下的发酵罐发酵实验 |
| 3.2.12 数据分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 碳源的选择 |
| 3.3.2 种龄对发酵初期工程菌生长速率的影响 |
| 3.3.3 发酵温度对木糖还原酶活力和木糖醇生产的影响 |
| 3.3.4 溶氧的影响 |
| 3.3.5 氮源的补加方式和用量对木糖醇生产的影响 |
| 3.3.6 水解液补料时机和补料方式对木糖醇生产的影响 |
| 3.3.7 葡萄糖的补料方式 |
| 3.3.8 优化条件下以离子交换脱毒的水解液为底物生产木糖醇 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 强化辅酶再生改造大肠杆菌发酵生产木糖醇 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 菌株和质粒 |
| 4.2.2 仪器和设备 |
| 4.2.3 常用试剂耗材、试剂盒及培养基配方 |
| 4.2.4 工程菌株的构建 |
| 4.2.5 摇瓶发酵实验 |
| 4.2.6 qRT-PCR分析 |
| 4.2.7 内源性辅酶的定量测定 |
| 4.2.8 发酵罐发酵实验 |
| 4.2.9 糖和糖醇的HPLC分析 |
| 4.2.10 数据分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PPP基因过表达对胞内氧化还原环境及生产木糖醇的影响 |
| 4.3.2 EMP基因敲除对胞内氧化还原环境及生产木糖醇的影响 |
| 4.3.3 各种PPP基因过表达操作对zwf和gnd基因转录水平的影响 |
| 4.3.4 辅酶改造的工程菌15L罐发酵生产木糖醇 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 利用石灰处理玉米芯水解液发酵生产木糖醇的工艺过程研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 菌株和质粒 |
| 5.2.2 仪器和设备 |
| 5.2.3 常用试剂耗材、试剂盒及培养基配方 |
| 5.2.4 工程菌株的构建 |
| 5.2.5 摇瓶发酵实验筛选木糖醇生产菌株 |
| 5.2.6 硫酸根对菌体生长及木糖醇生产的抑制 |
| 5.2.7 玉米芯水解液的处理 |
| 5.2.7.1 不同种类的碱中和对摇瓶发酵生产木糖醇的影响 |
| 5.2.7.2 石灰中和工艺条件对木糖损失和木糖醇生产的影响 |
| 5.2.8 相转移法去除旋蒸瓶内壁的石膏垢层 |
| 5.2.9 水解液浓缩过程析出的沉淀物的物相及结构表征 |
| 5.2.10 发酵罐发酵实验 |
| 5.2.11 木糖还原酶活力的测定 |
| 5.2.12 糖和糖醇的HPLC分析 |
| 5.2.13 数据分析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 摇瓶发酵实验筛选木糖醇生产菌株 |
| 5.3.2 摇瓶发酵实验中硫酸根对IS5-dG菌株生产木糖醇的抑制 |
| 5.3.3 不同种类的碱中和对IS5-dG菌株摇瓶发酵生产木糖醇的影响 |
| 5.3.4 石灰中和后水解液的pH对木糖损失率的影响 |
| 5.3.5 水解液中和的pH对浓缩过程乙酸去除率的影响 |
| 5.3.6 灭菌温度对木糖损失率的影响 |
| 5.3.7 相转移法去除旋蒸瓶的石膏垢层 |
| 5.3.8 石灰中和水解液浓缩过程的沉淀物的XRD及SEM分析 |
| 5.3.9 利用石灰处理的玉米芯水解液发酵生产木糖醇 |
| 5.3.10 IS5-dG与IS5-dI利用离子交换脱毒的玉米芯水解液生产木糖醇对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介及博士期间的研究成果 |
（8）协同优化控制关键状态变量强化重组毕赤酵母在诱导期高效表达外源蛋白（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 毕赤酵母表达系统简介 |
| 1.2.2 几类典型外源蛋白产品 |
| 1.2.3 毕赤酵母表达外源蛋白的发酵过程 |
| 1.2.4 细胞培养阶段的甘油流加控制策略 |
| 1.2.5 影响外源蛋白表达的关键诱导条件及相应的流加控制策略 |
| 1.2.6 转录组学技术分析使用不同诱导策略影响外源蛋白表达的分子代谢机理 |
| 1.3 本论文的立题意义及主要研究内容 |
| 1.3.1 立题意义 |
| 1.3.2 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 Mut~+/Mut~S型毕赤酵母表达外源蛋白过程中的甲醇/DO协同优化的诱导控制策略 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 主要仪器和设备 |
| 2.2.2 实验菌株 |
| 2.2.3 培养基 |
| 2.2.4 发酵罐下的流加培养和诱导方法 |
| 2.2.5 分析方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同甲醇/DO协同诱导策略下Mut~+型毕赤酵母表达HSA-GCSF~m的发酵性能 |
| 2.3.2 不同甲醇/DO协同诱导策略下Mut~S型毕赤酵母表达pIFN-α的发酵性能 |
| 2.3.3 不同甲醇/DO协同诱导次优控制策略对Mut~+/Mut~S型毕赤酵母高效表达外源蛋白过程的通用能力 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 甲醇/DO协同优化诱导控制策略强化Mut~+/Mut~S型毕赤酵母表达外源蛋白过程的转录组学/代谢分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 主要仪器与设备 |
| 3.2.2 实验菌株 |
| 3.2.3 培养基 |
| 3.2.4 发酵罐下的流加培养和诱导方法 |
| 3.2.5 分析方法 |
| 3.2.6 转录组学分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同甲醇/DO组合次优诱导策略下Mut~+/Mut~S型毕赤酵母表达HSA-GCSF~m和pIFN-α过程中的基因转录表达差异 |
| 3.3.2 “低甲醇浓度-高DO”次优诱导控制策略强化Mut~+型毕赤酵母表达HSA-GCSF~m的转录组学/代谢分析 |
| 3.3.3 “高甲醇浓度-低DO”次优诱导控制策略强化Mut~S型毕赤酵母表达pIFN-α的转录组学/代谢分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 使用甲醇/DO协同优化诱导控制策略强化Mut~+/Mut~S型毕赤酵母表达外源蛋白过程的甲醇利用动力学分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 主要仪器和设备 |
| 4.2.2 实验菌株 |
| 4.2.3 培养基 |
| 4.2.4 发酵罐下的流加培养和诱导方法 |
| 4.2.5 分析方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同诱导条件下Mut~+/Mut~S型毕赤酵母表达外源蛋白过程中的甲醇利用速度变化特征 |
| 4.3.2 Mut~+型毕赤酵母表达外源蛋白过程中的甲醇利用动力学模型 |
| 4.3.3 Mut~S型毕赤酵母表达外源蛋白过程中的甲醇利用动力学模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 甲醇周期诱导控制强化Mut~S型毕赤酵母表达外源蛋白 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 主要仪器与设备 |
| 5.2.2 实验菌株 |
| 5.2.3 培养基 |
| 5.2.4 发酵罐下的流加培养和诱导方法 |
| 5.2.5 分析方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 甲醇周期诱导控制策略强化Mut~S型毕赤酵母表达pIFN-α |
| 5.3.2 甲醇周期诱导控制策略抑制胞内甲醇积累 |
| 5.3.3 甲醇周期诱导控制策略中不同诱导环境切换时间的确定 |
| 5.3.4 甲醇周期诱导控制策略增强甲醇利用速度及细胞代谢活性 |
| 5.3.5 甲醇周期诱导控制策略增强甲醇/能量利用效率 |
| 5.3.6 甲醇周期诱导控制策略在Mut~S型毕赤酵母表达hLYZ过程中的通用性验证 |
| 5.3.7 采用甲醇周期诱导控制策略时的环境效益 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 低细胞浓度下启动甲醇诱导、优化碳/能量代谢模式强化毕赤酵母表达外源蛋白 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 主要仪器与设备 |
| 6.2.2 实验菌株 |
| 6.2.3 培养基 |
| 6.2.4 发酵罐下的流加培养和诱导方法 |
| 6.2.5 分析方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 低细胞浓度下启动甲醇诱导强化Mut~S型毕赤酵母表达甜味蛋白 |
| 6.3.2 毕赤酵母生产甜味蛋白过程中的甲醇代谢途径 |
| 6.3.3 不同诱导控制策略下毕赤酵母表达甜味蛋白过程中的碳代谢模式分析 |
| 6.3.4 不同诱导控制策略下、毕赤酵母表达甜味蛋白过程中的甲醇/能量代谢模式分析 |
| 6.3.5 不同诱导控制策略下、毕赤酵母表达甜味蛋白过程中的甲醇代谢途径中关键酶编码基因转录水平及活性分析 |
| 6.3.6 低细胞浓度下启动诱导强化Mut~S型毕赤酵母表达pIFN-α的通用性验证 |
| 6.3.7 低细胞浓度下启动诱导强化Mut~+型毕赤酵母表达HAS-FGF21 的通用性验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 主要结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 论文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
（9）酿酒酵母高产谷氨酸补料发酵研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 酵母抽提物 |
| 1.1.1 酵母抽提物营养成分及分类 |
| 1.1.2 酵母抽提物的应用 |
| 1.1.3 酵母抽提物的研究现状 |
| 1.2 谷氨酸及其在酵母抽提物中的作用 |
| 1.3 酿酒酵母 |
| 1.3.1 酿酒酵母及其乙醇和乳酸代谢的特点 |
| 1.3.2 酿酒酵母谷氨酸合成代谢 |
| 1.3.3 酿酒酵母谷氨酸脱氢酶基本特征 |
| 1.3.4 酿酒酵母中的SNF1 蛋白激酶信号与GCN4 |
| 1.4 补料流加发酵 |
| 1.5 本课题的立题依据及研究内容 |
| 第2章 指数补料促进酿酒酵母谷氨酸合成 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 菌种 |
| 2.2.2 培养基 |
| 2.2.3 实验仪器和实验试剂 |
| 2.2.4 种子的制备 |
| 2.2.5 发酵过程控制 |
| 2.2.6 指数流加策略 |
| 2.2.7 糖蜜流加发酵策略 |
| 2.2.8 检测方法与数据处理 |
| 2.2.8.1 生物量的测定 |
| 2.2.8.2 发酵液中乙醇含量的测定 |
| 2.2.8.3 发酵液中铵根离子的测定 |
| 2.2.8.4 酵母细胞破壁 |
| 2.2.8.5 谷氨酸的测定 |
| 2.2.8.6 数据处理 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 铵根离子浓度标准曲线 |
| 2.3.2 基础培养基分批发酵 |
| 2.3.3 发酵策略1 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.4 发酵策略2 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.5 发酵策略3 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.6 发酵策略4 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.7 发酵策略5 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.8 发酵策略6 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.9 发酵策略7 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 2.3.10 实验结果汇总 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 乙醇流加促进谷氨酸合成 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 菌种 |
| 3.2.2 培养基 |
| 3.2.3 实验仪器和实验试剂 |
| 3.2.4 种子制备 |
| 3.2.5 前期菌体发酵培养方法 |
| 3.2.6 第二阶段流加乙醇发酵 |
| 3.2.7 速效碳源流加对比发酵 |
| 3.2.8 检测方法与数据处理 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 乙醇流加策略1 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 3.3.2 乙醇流加策略2 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 3.3.3 乙醇流加策略3 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 3.3.4 乙醇流加策略4 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 3.3.5 速效碳源流加策略对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 3.3.6 实验结果汇总 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 乳酸钠对谷氨酸合成的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 菌种 |
| 4.2.2 培养基 |
| 4.2.3 实验仪器和实验试剂 |
| 4.2.4 种子制备 |
| 4.2.5 前期菌体发酵培养方法 |
| 4.2.6 乳酸钠流加策略的p H调控策略 |
| 4.2.7 乳酸与乙醇共同作用策略 |
| 4.2.8 最佳p H值条件下乙醇流加对照策略 |
| 4.2.9 检测方法与数据处理 |
| 4.2.10 真核有参转录测序 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 乳酸钠流加策略1 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 4.3.2 乳酸钠流加策略2 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 4.3.3 乳酸钠流加策略3 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 4.3.4 乳酸钠流加策略4 对细胞生长谷氨酸合成影响 |
| 4.3.5 各乳酸钠流加策略对照 |
| 4.3.6 pH值7.2 条件下乙醇流加策略对谷氨酸合成影响 |
| 4.3.7 乳酸钠与乙醇混合补料策略对谷氨酸合成影响 |
| 4.3.8 谷氨酸合成代谢相关基因转录差异分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 已发表论文 |
（10）氮源和氧消耗速率调控相结合优化大肠杆菌产L-色氨酸发酵代谢工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 前言 |
| 1.1 L-色氨酸的概述 |
| 1.1.1 L-色氨酸的基本信息 |
| 1.1.2 L-色氨酸的生物合成途径 |
| 1.1.3 L-色氨酸的应用 |
| 1.1.4 L-色氨酸的生产方法 |
| 1.2 提高L-色氨酸产能水平研究 |
| 1.2.1 提高前体物水平 |
| 1.2.2 消除关键酶反馈抑制 |
| 1.2.3 消除Trp操纵子转录阻遏和弱化子作用 |
| 1.2.4 改造转运和降解系统 |
| 1.2.5 改善溶氧水平 |
| 1.3 补料分批培养 |
| 1.3.1 补碳与氮源利用关系 |
| 1.3.2 补碳与磷利用关系 |
| 1.3.3 补碳与物料平衡关系 |
| 1.4 研究目的和研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 实验菌株 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 实验试剂 |
| 2.1.4 培养基 |
| 2.1.5 相关溶液 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 种子平板活化 |
| 2.2.2 种子摇瓶培养 |
| 2.2.3 摇瓶发酵 |
| 2.2.4 5L罐发酵 |
| 2.3 分析测定方法 |
| 2.3.1 发酵液处理法 |
| 2.3.2 pH的测定 |
| 2.3.3 菌体生物量测定 |
| 2.3.4 残糖浓度测定 |
| 2.3.5 铵离子浓度测定 |
| 2.3.6 硫酸根浓度测定 |
| 2.3.7 溶磷浓度测定 |
| 2.3.8 L-色氨酸浓度测定 |
| 2.3.9 活细胞量与电导率的测定 |
| 2.3.10 胞外有机酸测定 |
| 2.3.11 OUR的测定 |
| 第3章 L-色氨酸基础发酵培养基优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 单因素优化试验 |
| 3.2.2 Plackett-Burman (PB)实验设计 |
| 3.2.3 Central-Composite Design(CCD)实验设计 |
| 3.2.4 不同种龄对优化前后初始培养基发酵的影响 |
| 3.2.5 5L发酵罐验证 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同碳源对重组菌株色氨酸发酵的影响 |
| 3.3.2 不同磷酸盐对色氨酸发酵的影响 |
| 3.3.3 不同无机氮源对重组菌株发酵的影响 |
| 3.3.4 发酵培养基中有机氮源的确定 |
| 3.3.5 PB显着因素的确定 |
| 3.3.6 最佳培养基组成确定 |
| 3.3.7 最佳种龄的确定 |
| 3.3.8 5L发酵罐的优化验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 氮源补加工艺优化提升L-色氨酸发酵产量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 培养基 |
| 4.2.2 培养方法 |
| 4.2.3 分析与测定方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 无补氮控制模式5L罐发酵各生理参数考察 |
| 4.3.2 恒定维持铵离子浓度的补料控制模式 |
| 4.3.3 以铵离子浓度为指导的乙酸铵和酵母浸粉流加对色氨酸发酵的影响 |
| 4.3.4 乙酸铵和玉米浆共流加工艺提升色氨酸发酵产量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同OUR控制模式对L-色氨酸发酵的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 培养基 |
| 5.2.2 不同水平OUR控制策略 |
| 5.2.3 分析与测定方法 |
| 5.2.4 L-色氨酸合成代谢通量分析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 三种OUR前高后低控制模式对发酵的影响 |
| 5.3.2 控制OUR直接上升并维持在不同水平对发酵的影响 |
| 5.3.3 中后期采用不同OUR维持水平的控制对发酵的影响 |
| 5.3.4 三种OUR高维持控制模式代谢通量分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
| 附录Ⅰ |
四、丙酮酸分批发酵的供氧控制模式（论文参考文献）
- [1]基于平行生物反应器的酿酒酵母产β-苯乙醇工艺优化与代谢机理研究[D]. 王春侠. 华东理工大学, 2021(08)
- [2]微生物代谢产物发酵过程建模研究[D]. 张相胜. 江南大学, 2021
- [3]燃料乙醇发酵过程中先进在线传感器应用及发酵过程优化研究[D]. 冯瑶. 华东理工大学, 2021(08)
- [4]烷烃为底物合成槐糖脂发酵过程中氧代谢特性及产物性质研究[D]. 刘畅. 华东理工大学, 2021(08)
- [5]结节链霉菌发酵生产两性霉素B的工艺优化[D]. 张雨函. 浙江工业大学, 2020(02)
- [6]形态调控提高皮状丝孢酵母油脂发酵产量及过程机制[D]. 汪涯. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]采用CRP突变及NADPH再生强化改造大肠杆菌IS5-d生产木糖醇[D]. 袁新松. 浙江大学, 2020(02)
- [8]协同优化控制关键状态变量强化重组毕赤酵母在诱导期高效表达外源蛋白[D]. 贾禄强. 江南大学, 2019(05)
- [9]酿酒酵母高产谷氨酸补料发酵研究[D]. 汤超. 湖北工业大学, 2019(08)
- [10]氮源和氧消耗速率调控相结合优化大肠杆菌产L-色氨酸发酵代谢工艺研究[D]. 朱晓雯. 华东理工大学, 2019(01)