粪产碱杆菌在不同碳源下发酵生产凝胶多糖的动力学研究
发布时间：2024-05-11 02:06
凝胶多糖是一类由粪产碱杆菌或土壤农杆菌在氮源限制条件下产生的直链β-1,3-葡聚糖,由于其独特的流变性和成胶性,在食品和药品行业有着广泛的应用。底物糖的种类对凝胶多糖的生产影响很大,但其影响凝胶多糖发酵代谢机理方面的系统研究却鲜有报道,因此,本研究从生理代谢动力学特性和微观代谢流的角度研究了不同碳源对凝胶多糖发酵的影响机制,得到了优化的培养工艺条件。本文首先从菌浓、多糖产量、残糖浓度、比生长速率μ、二氧化碳释放速率CER、摄氧率OUR等生理参数的角度分析了四种碳源(蔗糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖)对粪产碱杆菌发酵合成凝胶多糖的影响,研究发现麦芽糖作为碳源时产量和产率最高,分别为39.3 g/L和0.5 g/L/h;进而利用Logistic和Luedeking-Piret模型分析了不同碳源情况下的发酵动力学参数,结果显示麦芽糖作为碳源具有最大的μm(0.44 h-1)和α值(2.05 gcurdlan/gDCW),并证实A.faecalis生产凝胶多糖是一个部分生长相关的过程。进一步通过发酵过程的残糖变化情况表明,果糖是一种利用效率很差的碳源,高浓度葡萄糖会抑制多糖的合成,而麦芽糖发酵过程释...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 凝胶多糖的概述
1.1.1 凝胶多糖的结构及性质
1.1.2 凝胶多糖生物合成分子机制
1.1.3 凝胶多糖及其衍生物的应用
1.1.4 国内外凝胶多糖的研究现状
1.2 提高凝胶多糖产量研究
1.2.1 基于分子水平研究凝胶多糖合成
1.2.2 基于工艺条件优化提高凝胶多糖产量
1.2.3 基于代谢工程途径的改造
1.3 凝胶多糖发酵动力学模型
1.3.1 模型理论
1.3.2 批发酵粪产碱杆菌动力学模型
1.3.3 恒化培养研究粪产碱杆菌动力学模型
1.4 代谢通量分析简述
1.4.1 代谢通量分析
1.4.2 化学计量学模型的建立
1.5 研究目的和主要内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究的主要内容
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
2.1.4 培养基
2.2 培养方法
2.2.1 种子斜面
2.2.2 种子摇瓶
2.2.3 批发酵培养
2.2.4 恒化培养
2.3 分析测定方法
2.3.1 菌体与凝胶多糖含量测定
2.3.2 残糖测定
2.3.3 铵离子测定
2.3.4 胞外有机酸测定
2.3.5 CER与OUR的测定
第3章 基于不同碳源的粪产碱杆菌产凝胶多糖动力学分析
3.1 前言
3.2 动力学模型与验证
3.2.1 动力学模型
3.2.2 模型参数估计与验证
3.3 材料与方法
3.3.1 实验菌种
3.3.2 培养基
3.3.3 实验设计
3.3.4 分析方法
3.4 实验结果与分析
3.4.1 不同碳源对粪产碱杆菌生理代谢的影响
3.4.2 不同碳源条件下的菌体生长,多糖合成,底物消耗动力学模型
3.4.3 蔗糖与麦芽糖发酵过程中的残糖变化
3.5 本章小结
第4章 葡萄糖和麦芽糖为碳源恒化培养下的A.faecalis动力学分析
4.1 前言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验方法
4.2.3 分析方法
4.3 葡萄糖为碳源不同比生长速率条件下粪产碱杆菌生理代谢特性分析
4.3.1 粪产碱杆菌恒化稳态的实现
4.3.2 不同稀释率条件下达到稳态的比速率分析和碳平衡计算
4.3.3 菌浓与D的关系
4.3.4 CER与D的关系
4.3.5 凝胶多糖的合成与D的关系
4.3.6 不同稀释率条件下的qO2水平比较
4.4 恒化培养氮限制条件下凝胶多糖发酵动力学分析
4.4.1 菌体生长动力学模型
4.4.2 凝胶多糖合成动力学模型
4.4.3 Herbert-Pirt底物消耗动力学模型
4.5 粪产碱杆菌分批培养和恒化培养产糖特性比较
4.6 葡萄糖和麦芽糖为碳源恒化培养下的A.faecalis宏观生理参数比较
4.6.1 麦芽糖为碳源的A.faecalis恒化稳态建立
4.6.2 葡萄糖和麦芽糖为碳源的A.faecalis恒化培养生理代谢参数比较
4.7 本章小结
第5章 葡萄糖和麦芽糖为碳源A.faecalis代谢通量分析比较
5.1 前言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验方法
5.3 粪产碱杆菌通量平衡分析
5.3.1 粪产碱杆菌代谢网络的构建
5.3.2 粪产碱杆菌代谢平衡模型的建立
5.4 不同碳源条件下凝胶多糖的代谢通量比较
5.5 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
在读期间发表论文情况
附录
本文编号：3969360
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 凝胶多糖的概述
1.1.1 凝胶多糖的结构及性质
1.1.2 凝胶多糖生物合成分子机制
1.1.3 凝胶多糖及其衍生物的应用
1.1.4 国内外凝胶多糖的研究现状
1.2 提高凝胶多糖产量研究
1.2.1 基于分子水平研究凝胶多糖合成
1.2.2 基于工艺条件优化提高凝胶多糖产量
1.2.3 基于代谢工程途径的改造
1.3 凝胶多糖发酵动力学模型
1.3.1 模型理论
1.3.2 批发酵粪产碱杆菌动力学模型
1.3.3 恒化培养研究粪产碱杆菌动力学模型
1.4 代谢通量分析简述
1.4.1 代谢通量分析
1.4.2 化学计量学模型的建立
1.5 研究目的和主要内容
1.5.1 研究目的
1.5.2 研究的主要内容
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
2.1.4 培养基
2.2 培养方法
2.2.1 种子斜面
2.2.2 种子摇瓶
2.2.3 批发酵培养
2.2.4 恒化培养
2.3 分析测定方法
2.3.1 菌体与凝胶多糖含量测定
2.3.2 残糖测定
2.3.3 铵离子测定
2.3.4 胞外有机酸测定
2.3.5 CER与OUR的测定
第3章 基于不同碳源的粪产碱杆菌产凝胶多糖动力学分析
3.1 前言
3.2 动力学模型与验证
3.2.1 动力学模型
3.2.2 模型参数估计与验证
3.3 材料与方法
3.3.1 实验菌种
3.3.2 培养基
3.3.3 实验设计
3.3.4 分析方法
3.4 实验结果与分析
3.4.1 不同碳源对粪产碱杆菌生理代谢的影响
3.4.2 不同碳源条件下的菌体生长,多糖合成,底物消耗动力学模型
3.4.3 蔗糖与麦芽糖发酵过程中的残糖变化
3.5 本章小结
第4章 葡萄糖和麦芽糖为碳源恒化培养下的A.faecalis动力学分析
4.1 前言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验方法
4.2.3 分析方法
4.3 葡萄糖为碳源不同比生长速率条件下粪产碱杆菌生理代谢特性分析
4.3.1 粪产碱杆菌恒化稳态的实现
4.3.2 不同稀释率条件下达到稳态的比速率分析和碳平衡计算
4.3.3 菌浓与D的关系
4.3.4 CER与D的关系
4.3.5 凝胶多糖的合成与D的关系
4.3.6 不同稀释率条件下的qO2水平比较
4.4 恒化培养氮限制条件下凝胶多糖发酵动力学分析
4.4.1 菌体生长动力学模型
4.4.2 凝胶多糖合成动力学模型
4.4.3 Herbert-Pirt底物消耗动力学模型
4.5 粪产碱杆菌分批培养和恒化培养产糖特性比较
4.6 葡萄糖和麦芽糖为碳源恒化培养下的A.faecalis宏观生理参数比较
4.6.1 麦芽糖为碳源的A.faecalis恒化稳态建立
4.6.2 葡萄糖和麦芽糖为碳源的A.faecalis恒化培养生理代谢参数比较
4.7 本章小结
第5章 葡萄糖和麦芽糖为碳源A.faecalis代谢通量分析比较
5.1 前言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验方法
5.3 粪产碱杆菌通量平衡分析
5.3.1 粪产碱杆菌代谢网络的构建
5.3.2 粪产碱杆菌代谢平衡模型的建立
5.4 不同碳源条件下凝胶多糖的代谢通量比较
5.5 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
在读期间发表论文情况
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