富馬酸是迄今發(fā)現的最簡單的不飽和二元羧酸,其結構中的不飽和雙鍵以及兩個羧基奠定了被衍生化和功能化的基礎,具有較大的應用潛力。隨著石油價格的上漲以及環(huán)境污染等問題,化學法產富馬酸的劣勢日益凸顯�？稍偕镔|發(fā)酵生產富馬酸以其條件溫和,環(huán)境友好,副產物種類少等優(yōu)勢逐漸受到人們的關注,成為最具開發(fā)潛力的富馬酸生產方法。高效利用木質纖維素發(fā)酵生產富馬酸是本論文的主要研究內容。論文從木糖的高效利用出發(fā),開發(fā)了少根根霉菌發(fā)酵木質纖維素水解液產富馬酸的生產工藝;根據根霉菌、解脂耶羅氏酵母等微生物發(fā)酵過程受碳氮比調控的現象,以解脂耶羅氏酵母為出發(fā)菌株,從關鍵基因表達強度的角度分析了碳氮比調控基因表達的過程。本論文的具體內容為:1.高效利用木糖根霉菌菌種的篩選以及葡萄糖-木糖共發(fā)酵過程的研究。以高濃度木糖對少根根霉菌(Rhizopus arrhizus)RH7-13進行了壓力篩選,得到的新菌株RH 7-13-9#,固定化新菌株發(fā)酵80 g/L木糖,富馬酸產量達45.31 g/L,較原始菌株產酸量提高了 1.7倍,木糖對富馬酸的轉化率提高至73%,高于目前文獻報道的結果。新菌株對葡萄糖也具有較好的利用效果...

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【學位級別】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 富馬酸簡介
        1.1.1 富馬酸的理化性質
        1.1.2 富馬酸的應用
            1.1.2.1 富馬酸在食品產業(yè)的應用
            1.1.2.2 富馬酸在醫(yī)藥產業(yè)的應用
            1.1.2.3 富馬酸在聚酯產業(yè)的應用
            1.1.2.4 富馬酸在化工產業(yè)的應用
    1.2 富馬酸的生產方法
        1.2.1 化學法
        1.2.2 酶催化法
        1.2.3 微生物轉化法
    1.3 根霉菌發(fā)酵產富馬酸
        1.3.1 根霉菌簡介
        1.3.2 根霉菌生產富馬酸的代謝機制
        1.3.3 根霉菌菌種選育
        1.3.4 根霉菌菌體形態(tài)控制
        1.3.5 發(fā)酵原料的開發(fā)
            1.3.5.1 淀粉質原料
            1.3.5.2 餐廚廢棄物
            1.3.5.3 粗甘油
            1.3.5.4 木質纖維素
        1.3.6 發(fā)酵過程的放大
        1.3.7 基因工程菌產富馬酸的研究
    1.4 本論文的研究內容
第二章 高效利用木糖產酸菌株的篩選及葡萄糖與木糖的共發(fā)酵
    2.1 引言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 儀器與試劑
        2.2.2 菌種
        2.2.3 培養(yǎng)基
        2.2.4 培養(yǎng)方法
            2.2.4.1 菌種傳代培養(yǎng)
            2.2.4.2 孢子懸液制備
            2.2.4.3 菌種篩選
            2.2.4.4 種子培養(yǎng)
            2.2.4.5 發(fā)酵培養(yǎng)
        2.2.5 分析方法
            2.2.5.1 富馬酸的檢測
            2.2.5.2 葡萄糖、木糖、乙醇的檢測
            2.2.5.3 生物量的測定
    2.3 結果與討論
        2.3.1 原始菌種發(fā)酵特性
        2.3.2 菌種的篩選
            2.3.2.1 菌種的初篩
            2.3.2.2 菌種的簡易發(fā)酵篩選
            2.3.2.3 菌種的發(fā)酵復篩
        2.3.3 RH 7-13-9#菌株利用不同濃度木糖產酸性能探究
        2.3.4 RH 7-13-9#菌株發(fā)酵葡萄糖產酸性能探究
        2.3.5 RH 7-13-9#菌株共發(fā)酵葡萄糖-木糖產酸性能探究
            2.3.5.1 不同比例葡萄糖-木糖混合發(fā)酵產酸效果比較
            2.3.5.2 不同碳氮比對混合糖發(fā)酵產富馬酸過程的影響
    2.4 本章小結
第三章 根霉菌RH 7-13-9#發(fā)酵木質纖維素水解液產富馬酸過程研究
    3.1 引言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 儀器與試劑
        3.2.2 木質纖維素水解液的制備
        3.2.3 菌種
        3.2.4 培養(yǎng)基
        3.2.5 培養(yǎng)方法
            3.2.5.1 菌種傳代培養(yǎng)
            3.2.5.2 孢子懸液制備
            3.2.5.3 菌種篩選
            3.2.5.4 種子培養(yǎng)
            3.2.5.5 發(fā)酵培養(yǎng)
        3.2.6 分析方法
            3.2.6.1 木質纖維素成分分析
            3.2.6.2 水解液中單糖、富馬酸、乙醇含量分析
            3.2.6.3 生物量的測定
    3.3 結果與討論
        3.3.1 木質纖維素原料組份分析
        3.3.2 木質纖維素水解液的制備
        3.3.3 木質纖維素水解液的應用
            3.3.3.1 脫毒水解液在發(fā)酵過程中應用
            3.3.3.2 未脫毒水解液在發(fā)酵過程中應用
    3.4 本章小結
第四章 根霉菌RH7-13-9#菌體固定化及發(fā)酵產富馬酸放大工藝研究
    4.1 引言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 儀器與試劑
        4.2.2 菌種
        4.2.3 培養(yǎng)基
        4.2.4 培養(yǎng)方法
            4.2.4.1 菌種傳代培養(yǎng)
            4.2.4.2 孢子懸液制備
            4.2.4.3 種子培養(yǎng)
            4.2.4.4 發(fā)酵培養(yǎng)
        4.2.5 分析方法
            4.2.5.1 葡萄糖、木糖、富馬酸和乙醇的檢測
            4.2.5.2 生物量的測定
    4.3 結果與討論
        4.3.1 菌球形態(tài)的RH 7-13-9#在攪拌式反應器中發(fā)酵產富馬酸
        4.3.2 菌體固定化載體的選擇
        4.3.3 固定化根霉菌在攪拌式反應器內發(fā)酵產富馬酸
            4.3.3.1 固定化載體添加量的優(yōu)化
            4.3.3.2 攪拌轉速的優(yōu)化
        4.3.4 固定化根霉菌在攪拌式反應器內的連續(xù)發(fā)酵
        4.3.5 固定化根霉菌在攪拌式反應器內發(fā)酵木質纖維素水解液產富馬酸
    4.4 本章小結
第五章 氮源調控基因表達機制研究
    5.1 引言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 菌種及質粒
        5.2.2 引物及酶
        5.2.3 培養(yǎng)基
        5.2.4 質粒構建
        5.2.5 解脂耶羅氏酵母質粒的轉化及培養(yǎng)
            5.2.5.1 解脂耶羅氏酵母質粒的轉化
            5.2.5.2 解脂耶羅氏酵母菌的培養(yǎng)
        5.2.6 熒光素酶Nluc活性的檢測
    5.3 結果與討論
        5.3.1 表達載體的構建
        5.3.2 啟動子活性的表征方法建立
        5.3.3 不同碳氮比條件下啟動子強度變化分析
            5.3.3.1 NADPH調控模塊
            5.3.3.2 碳骨架調控模塊
            5.3.3.3 脂質的合成及降解模塊
            5.3.3.4 TCA-乙醛酸循環(huán)調控模塊
    5.4 本章小結
第六章 結論及建議
    6.1 主要結論
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 建議及展望
參考文獻
附錄
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
導師和作者簡介
附件



本文編號：3866322