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生物发酵论文摘要范文生物发酵论文摘要写 棉籽饼粕富含蛋白质,是很好的植物蛋白饲料资源.但因其含有对动物有毒的游离棉酚,其利用价值和使用量受到极大限制.为此,人们研究了许多脱毒方法,如有机溶剂浸提、硫酸亚铁处理、氢氧化钙处理以及微生物发酵等方法.这些方法在棉籽饼粕脱毒方面起到了重要作用,但有机溶剂浸提法存在有机溶剂残留问题,对动物有潜在的危害；硫酸亚铁处理影响饲料品质和降低采食量；氢氧化钙处理脱毒效率相对较低.微生物发酵法是一种有发展前景的方法,该法不但能脱除棉籽饼粕中的棉酚,而且还可以提高棉籽饼粕的蛋白质含量,发酵底物中存留许多酶类(微生物分泌,如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂解酶)、维生素、氨基酸以及一些促生长因子,因而受到了广泛重视. 本课题通过选育高效降解棉酚的菌株,优化发酵工艺参数,探讨影响发酵脱毒效果的因素,考察复合发酵脱毒效果及其影响因素等途径来研究棉籽饼粕生物发酵效果. 通过醋酸棉酚无糖查氏培养基和醋酸棉酚麦芽汁培养基平板筛选和培育技术,并利用棉籽饼生物发酵的方法,选育出一株对棉酚具有较高脱毒率的菌种热带假丝酵母ZD-3(Candida tropicalis ZD-3).热带假丝酵母ZD-3细胞呈卵圆形,大小为34,45m,出芽繁殖.用麦芽汁液体培养该菌,菌体沉淀于管底.平板培养菌落有皱纹,可形成假菌丝.热带假丝酵母ZD-3不能在半厌氧条件下发酵棉子糖以及在好氧条件下同化利用棉子糖,因此在利用该菌进行棉籽饼发酵脱毒时,应注意可发酵糖类物质(如淀粉)的补充.在液体培养基中,热带假丝酵母ZD-3用于研究的适宜取种时间为1218 h(对数生长期). 利用热带假丝酵母ZD-3对棉籽饼进行固体发酵脱毒,通过对底物游离棉酚含量的测定,优化其发酵工艺参数.优化试验结果表明,底物组成适宜比例为棉籽饼70、玉米粉20、小麦麸10.棉籽饼发酵脱毒的最佳条件参数为：发酵时间48 h,发酵温度30,菌液接种量5(vw),底物水分含量50,自然pH值. 利用热带假丝酵母ZD-3对不同因子处理的棉籽饼底物进行生物固体发酵,然后测定发酵底物中游离棉酚(FG)、蛋白质含量等指标,探讨糖源、加热处理、尿素、硫酸亚铁、碳酸钠以及矿物质等因素对棉籽饼生物发酵脱毒效果的影响.试验结果表明,棉籽饼底物中加入不同的可发酵糖源,可显著提高脱毒效率,其中淀粉效果最好,脱毒率高达91.91；加热处理可显著降低FG含量,有利于棉籽饼底物的发酵脱毒；但底物中添加尿素,可降低棉籽饼发酵脱毒率,不利于热带假丝酵母ZD-3发酵脱毒；底物中添加硫酸亚铁、碳酸钠和复合矿物质,可显著提高假丝酵母ZD-3对棉籽饼的发酵脱毒率,脱毒率分别高达94.70、93.96以及96.67. 棉籽饼底物中分别加入0、0.5、1、2的乙醇胺或氯化胆碱,混合均匀,然后进行热处理试验和微生物发酵试验.试验结果表明,棉籽饼底物中加入不同比例的乙醇胺或氯化胆碱,不利于棉籽饼热处理脱毒和发酵脱毒. 通过测定发酵底物FG含量、底物蛋白酶活性(中性、碱性和酸性)和底物菌量的方法研究氯化胆碱、乙醇胺、卵磷脂以及全脂大豆对发酵效果的影响.试验结果表明,在底物热处理条件下发酵,氯化胆碱、乙醇胺、卵磷脂和全脂大豆均无促进发酵脱毒作用,除氯化胆碱外,均显著降低发酵脱毒效率；氯化胆碱、乙醇胺和卵磷脂可极显著提高中性蛋白酶活性；氯化胆碱和卵磷脂可极显著提高碱性蛋白酶活性；各处理因素均可极显著提高底物酸性蛋白酶活性；各处理因素可极显著提高底物菌体含量,其中氯化胆碱效果最好.在底物非热处理条件下发酵,乙醇胺、卵磷脂和全脂大豆均无促进发酵脱毒作用,且显著降低发酵脱毒效率,但氯化胆碱有促进发酵脱毒的趋势；卵磷脂和全脂大豆可极显著提高中性蛋白酶活性；各处理因素可极显著提高底物碱性蛋白酶活性,极显著降低底物酸性蛋白酶活性；氯化胆碱可极显著提高底物菌量,而其它因素处理的底物菌量显著降低.研究发现氯化胆碱对棉籽饼底物发酵脱毒和底物营养价值有重要的意义,其底物蛋白酶活性高、菌量多.在底物非热处理条件下发酵,低浓度氯化胆碱具有促进发酵脱毒的作用. 利用热带假丝酵母ZD-3和黑曲霉ZD-8对棉籽饼进行单菌及复合菌种发酵,然后测定发酵底物中游离棉酚(FG)、粗纤维(CF)、粗脂肪(EE)、氨基酸含量,体外法测定饲料蛋白质氨基酸消失率,用环境扫描电镜拍摄底物发酵后的显微形态结构变化等研究复合发酵效果.试验结果表明,复合发酵可极显著地降低棉籽饼底物游离棉酚含量,脱毒率为91.64；棉籽饼底物粗蛋白、总氨基酸、必需氨基酸含量分别提高27.83、18.15、19.18；提高粗蛋白、总氨基酸及必需氨基酸体外消化率分别为20.90、26.16、24.47,赖氨酸和蛋氨酸分别增加20.24、66.29.底物CF和EE含量显著降低.环境扫描电镜图片表明,复合发酵处理棉籽饼底物后,黑曲霉形态结构发生变化,其菌丝变细,未观察到孢子头,只见光秃秃的顶囊.酵母菌形态未发现有明显变化.试验结果表明,复合发酵效果明显优于单菌发酵棉籽饼底物的效果,不但达到棉酚脱毒的目的,而且发酵饲料营养价值显著提高.复合发酵时,热带假丝酵母ZD-3对黑曲霉ZD-8的形态变化有显著影响. 利用热带假丝酵母ZD-3和黑曲霉ZD-8对不同因子处理的棉籽饼底物进行复合固体发酵,然后测定发酵底物中游离棉酚(FG)、蛋白质含量等指标探讨发酵时间、底物棉籽饼比例、碳酸钠、加热处理、硫酸亚铁以及矿物质等处理因素对棉籽饼复合发酵脱毒效果的影响.试验结果表明,复合发酵适宜时间为48h；底物适宜的组成比例为棉籽饼70、玉米粉20、小麦麸10；在底物中添加0.51.0的碳酸钠可提高复合发酵脱毒率.加热处理可极显著降低FG含量,有利于棉籽饼底物的发酵脱毒；底物中添加硫酸亚铁和复合矿物质,可显著提高复合发酵脱毒率.这一结论和热带假丝酵母ZD-3发酵试验结果是一致的. 生物发酵技术是经济发展的重要技术之一,在农业、化工等领域发挥着重要的作用.随着生产规模的扩大,发酵工业对自动控制技术的要求不断提高,实现生物发酵过程的高性能控制对提高发酵产物的品质和产量具有重要意义.生物发酵过程涉及生命体的生长繁殖,机理复杂,传统的非线性系统控制方法难以达到满意的控制性能.将逆系统方法与神经网络相结合,提出的神经网络逆控制方法,不依赖系统的精确模型,结构简单,适用于具有不确定性的生物发酵过程控制. 神经网络逆控制方法虽已取得许多研究成果,但在复杂工业过程控制中,其解耦控制性能仍有待于进一步提高.为提高发酵过程的神经网络逆控制性能,本文在课题组已有的研究基础上,对神经网络逆控制方法做了进一步研究,主要工作如下 1、提出一种在线学习的神经网络逆控制方法.在分析被控系统可逆性的基础上,构造神经网络近似被控系统的逆系统,将离线训练的神经网络连接权值作为在线学习的初值,基于基函数思想,由神经网络逆系统输入与被控系统输出的误差设计神经网络权值参数的在线学习算法,并给出了在线神经网络收敛性的分析.当被控系统参数发生较大变化时,无需重新训练神经网络近似逆系统,通过神经网络连接权值参数的在线调整可减少逆系统建模误差,使控制系统始终保持良好的控制性能,满足了过程控制的实时性. 2、提出一种基于神经网络逆的自适应反馈补偿控制方法.将神经网络逆系统与被控系统串联成伪线性复合系统,考虑到神经网络逆系统建模误差对解耦控制性能的影响,设计自适应反馈补偿控制器来消除控制过程中的逆系统建模误差,提高控制系统的稳定性及神经网络逆系统的解耦性能.构造神经网络估计逆系统建模误差,将神经网络的连接权值作为自适应补偿控制器参数的初值,基于Lyapunov稳定性理论设计的补偿控制器参数自适应律,保证了闭环控制系统的稳定性及神经网络参数的最终一致有界性.神经网络逆系统解耦方法结合自适应反馈补偿控制方法,提高了非线性系统的神经网络逆控制性能. 3、提出一种基于神经网络逆的无模型自适应控制方法.该方法针对多变量耦合的非线性系统,构造的神经网络逆系统与原系统串联成包含多个独立子系统的伪线性复合系统.将逆系统建模误差及外界干扰等不确定因素看作各子系统的弱非线性项,对各子系统分别设计无模型自适应控制器.无模型自适应控制器的设计仅利用各子系统的输入输出信息,控制器的结构和参数具有自适应性.基于神经网络逆的无模型自适应控制方法结构简单,鲁棒性强,易于实现. 4、将神经网络逆控制方法与文中所提出的三种神经网络逆控制改进方法,分别应用于生物发酵过程的解耦控制中,通过数值仿真实验研究,验证了所提出的神经网络逆控制改进方法的有效性. 发酵过程具有强非线性、时变性和相关性,要实现对发酵过程的进一步优化和控制,必须获得足够的发酵过程信息,但是目前发酵过程被测量参数仅局限于某些物理、化学参数,而对于较为复杂的生物参数,也是最关键的参数的在线测量,目前还没有较为成熟的技术可运用,采用软测量技术是解决此问题的出路之一. 试验选用健康无病的杜长甘三元杂交育肥猪40头,以水泥地面传统养猪为对照,研究了干旱半干旱区生物发酵床养猪效能和对猪肉品质的影响.试验结果表明,与传统养猪相比,头均日增重提高12.46%,差异显著(P,0.05),头均饲料消耗量节省5.75%,头均纯收益增加89.57元,试验组必需氨基酸总量(EAA)、主要鲜味氨基酸总量(FAA)显著高于对照组(P,0.05),低于国家行业标准,试验组猪肉饱和脂肪酸(*A)含量极显著高于对照组(P,0.05),常规矿物质元素含量差异不显著(P,0.05).通过试验,在干旱半干旱区应用生物发酵床养猪可保障动物福利,经济效益显著,肉品营养成份和风味优于传统饲养方式,重金属残留低于国家行业标准,品质安全健康.但由于饱和脂肪酸含量高,高血脂类人群应控制多食. 生物发酵饲料是含有发酵小杂鱼粉、发酵鸡肉粉、发酵豆粕、发酵虾壳粉、破壁酵母粉和益优康蛋等成分的新型饲料,该饲料对克氏原螯虾的生长性能、肌肉营养成分、消化酶及非特异性免疫酶活性和水质的影响研究尚处在起步阶段.本实验选择体重为48g的克氏原螯虾作为实验对象,并将其随机分成4组,每组设3个重复,分别投喂由不同质量份数生物发酵浓缩料（0%、25%、35%、45%）配制成的克氏原螯虾生物发酵饲料.该试验为期60d,试验期间测定了克氏原螯虾的生长参数,并对肌肉及血液进行了生化分析,从而为确定生物发酵浓缩料的适宜添加量和克氏原螯虾功能饲料的开发提供了理论依据.试验结果如下： 1、用添加有不同比例生物发酵浓缩料的生物发酵饲料投喂60d后发现,生物发酵饲料能够提高克氏原螯虾的生长性能,添加生物发酵浓缩料为25%的克氏原螯虾相对增长率、相对增重率和特定生长率都显著高于对照组（P,0.05）,但35%组的生长性能指标优于对照组,且35%组饲料系数最低为2.01. 2、添加有不同比例生物发酵浓缩料的生物发酵饲料对克氏原螯虾肌肉中营养成分（包括水分、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分）的影响较小,虽然不同添加比例的生物发酵浓缩饲料对克氏原螯虾肌肉中的水分、粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量影响不显著（P,0.05）,但是饲喂生物发酵饲料后能够提高肌肉中的粗蛋白含量,降低粗脂肪含量.其中以35%生物发酵饲料组的效果最好,粗蛋白含量和粗脂肪含量分别为20.05%和0.38%. 3、实验结果表明克氏原螯虾肌肉中17种氨基酸的含量,其中7种为必需氨基酸（EAA）,6种为呈味氨基酸（DAA）,2种为半必需氨基酸（HEAA）.测定结果表明,添加不同比例的生物发酵浓缩料对克氏原螯虾肌肉中的总氨基酸、必需氨基酸和呈味氨基酸的含量无显著差异（P,0.05）.总氨基酸含量在17.92%18.09%之间,必需氨基酸含量在6.62%6.84%之间,呈味氨基酸含量在8.26%8.46%之间.35%组的必需氨基酸占总氨基酸的比例（37.89%）和必需氨基酸占非必需氨基酸的比例（61.02%）高于其它试验组,但差异不显著（P,0.05）.在检测的17中氨基酸中,谷氨酸含量最高,占总氨基酸含量的3%以上,其次为天门冬氨酸和精氨酸,而胱氨酸的含量最低,约占肌肉含量的0.03%. 4、不同添加量的生物发酵浓缩料对克氏原螯虾血液中的超氧化物歧化酶（SOD）、溶菌酶（LSZ）、碱性磷酸酶（*P）活性影响显著（P,0.05）.其中45%组的SOD活性最高为（153.03,0.23）U/mL,与其它3个试验组相比差异显著（P,0.05）,LSZ活性以25%组最高,相对于对照组LSZ活性提高了20.01%,而*P活性以35%组最高,其活性与0%和45%组差异显著（P,0.05）,但饲喂生物发酵饲料后血液中ACP和CAT活性仍然高于对照组. 5、饲喂生物发酵饲料后,克氏原螯虾的胰蛋白酶活性和淀粉酶活性都显著升高（P,0.05）.随着生物发酵浓缩料添加量的增加,胰蛋白酶活性呈现先增加后降低的趋势,35%时胰蛋白酶活性最高,与对照组差异显著（P,0.05）.淀粉酶活性呈增加的趋势,45%组活性最高,与其它3组差异显著（P,0.05）,但都显著高于对照组（P,0.05）. 6、各试验组水体的初始pH值为7.2,15d后pH升高至8.08.2,但投喂生物发酵饲料后水体的pH值略低于对照组.生物发酵浓缩料含量为25%35%试验组的初始氨氮浓度为0.05mg/L,在113d内呈现逐渐增高趋势,并在13d时出现向下的拐点,拐点值为0.192mg/L,但45%试验组和对照组的氨氮浓度仍呈上升趋势.各试验组亚硝酸盐浓度的变化曲线表明,17d内各试验组亚硝酸盐浓度含量低于0.1mg/L,7d后对照组亚硝酸盐浓度的上升斜率明显高于生物发酵饲料组.由各试验组硫化氢浓度的变化曲线得知,17d内硫化氢上升较快,7d后趋于平稳. 研究表明,适量的生物发酵浓缩料可提高克氏原螯虾的生长性能,生物发酵饲料中的益生菌能够优化肠道中的微生物菌群,提高消化酶活性,从而使饵料的利用率得到了提高,并促进了机体营养物质的沉积.此外,生物发酵饲料能提高克氏原螯虾的非特异性免疫和抗病能力,而生长性能、消化酶及免疫酶指标的测定结果表明,生物发酵饲料的适宜添加量为25%35%. 玉米秸秆是一种工业和农业生产可利用的重要可再生资源,开发利用玉米秸秆可实现可观的经济效益和生态效益.本文对玉米秸秆营养价值、综合利用现状、秸秆生物发酵技术研究现状、应用前景作一综述. 随着规模化养猪所占比例迅猛增加,带来的环境污染成为一个亟待解决的新问题.生物发酵床养猪技术通过在垫料中原位消纳生猪的排泄物,从而有效解决生猪生产带来的环境污染问题.生物发酵床养猪技术的核心是垫料中微生物群落的活动,因此,生物发酵床微生物优势菌的选育及微生物多样性成为近年来研究的热点. 本试验采用纯培养法筛选高效芽孢杆菌及运用DGGE技术对猪用生物发酵床垫料中微生物群落多样性变化进行研究,结果如下： 1高效芽孢杆菌的筛选与鉴定 (1)通过对菌落形状、表面光滑度、边缘形状、颜色、透明度等形态特征的识别,从发酵床样品中纯化分离了15株芽孢杆菌. (2)对分离的15株芽孢杆菌进行产淀粉酶和蛋白酶检测,筛选出5株产淀粉酶和蛋白酶能力都强的芽孢杆菌. (3)通过对这5株高效芽孢杆菌进行传统的菌落形态观察、革兰氏染色、芽孢染色和生理生化鉴定,结合16S rRNA分子生物学鉴定.可以确定分别为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus). 2DGGE分子生物学分析 (1)提取微生物总基因组DNA,进行16S rRNA基因V6-V8区进行PCR扩增.通过对DGGE垂直梯度凝胶图谱的分析计算和多次试验调整,确定DGGE平行胶的变性剂浓度范围为45%65%后进行平行DGGE得到保育期和育成期的生物发酵床样品细菌DGGE图谱. (2)通过Quantity One软件分析DGGE图谱发现：a保育期各年限、各厚度和各层次的样品细菌DGGE图谱中条带丰富度明显高于育成期样品；b保育期和育成期中二年期样品在各自厚度样品中的细菌多样性较高；c相同猪只饲养阶段和垫料使用年限的各层次之间的细菌多样性差异较小；d保育期浅层和深层生物发酵床之间的细菌多样性差异较小. (3)进行条带回收克隆测序发现：a在生物发酵床中存在大量未被或难被分离培养的微生物,这些微生物存在也发挥着一定作用,有待进一步认知；b虽然检测到不少条件致病菌(如：Escherichia coli strain),但是在这些发酵床上饲养的猪只发病率并不高,这可能得益于其他有益微生物的拮抗作用和猪只自身免疫力较高的原因；c对猪粪降解可能起关键作用的细菌和放线菌,如Bncillus subtiliS,d一株在高盐的环境可以生存的细菌Salinicola salarius strain:e菌株Dyella terrae Strain对生物发酵床中铜离子进行吸附和积累,从而去除其中存留的重金属污染. 本试验采用微生物固体发酵法对棉籽饼粕进行发酵处理,祛除其中的游离棉酚,测定脱毒率,优化发酵工艺参数,探讨影响发酵脱毒效果的因素. 试验一:利用热带假丝酵母ZD-3对棉籽饼进行固体发酵脱毒,通过对底物游离棉酚含量的测定,优化其发酵工艺参数.经优化试验,底物组成比例为棉籽饼70%、玉米粉20%、小麦麸10%.棉籽饼发酵脱毒的最佳条件参数为:发酵时间48 h,发酵温度30,菌液接种量5% (v/w),底物水分含量50%,自然pH值. 试验二:利用热带假丝酵母ZD-3对添加不同糖源棉籽饼底物进行生物固体发酵,然后测定发酵底物中游离棉酚(FG)、蛋白质含量等指标,探讨糖源对棉籽饼生物发酵脱毒效果的影响.试验结果表明,棉籽饼底物中加入不同的可发酵糖源,可显著提高脱毒效率(P,0.05),其中淀粉效果最好,脱毒率高达91.91%. 试验三:利用热带假丝酵母ZD-3对加热处理的棉籽饼底物进行生物固体发酵,然后测定发酵底物中游离棉酚(FG),探讨加热处理对棉籽饼生物发酵脱毒效果的影响.试验结果表明,棉籽饼底物经过加热处理可显著降低FG含量,有利于棉籽饼底物的发酵脱毒. 试验四:棉籽饼底物中分别加入0、0.5%、1%、2%的乙醇胺或氯化胆碱,混合均匀,然后进行热处理试验和微生物发酵试验.试验结果表明,棉籽饼底物中加入不同比例的乙醇胺或氯化胆碱,不利于棉籽饼热处理脱毒和发酵脱毒. 试验五:通过测定发酵底物FG含量、底物蛋白酶活性(中性、碱性和酸性)和底物生物量的方法来研究氯化胆碱、乙醇胺、卵磷脂以及全脂大豆对发酵效果的影响.试验结果表明,在底物热处理条件下发酵,氯化胆碱、乙醇胺、卵磷脂和全脂大豆均无促进发酵脱毒作用,除氯化胆碱外,均显著降低发酵脱毒效率,氯化胆碱、乙醇胺和卵磷脂可极显著提高中性蛋白酶活性,氯化胆碱和卵磷脂可极显著提高碱性蛋白酶活性,各处理因素均可极显著提高底物酸性蛋白酶活性以及底物生物含量,其中氯化胆碱效果最好.在底物非热处理条件下发酵,乙醇胺、卵磷脂和全脂大豆均无促进发酵脱毒作用,且显著降低发酵脱毒效率,但氯化胆碱有促进发酵脱毒的趋势,卵磷脂和全脂大豆可极显著提高中性蛋白酶活性,各处理因素可极显著提高底物碱性蛋白酶活性,极显著降低底物酸性蛋白酶活性,氯化胆碱可极显著提高底物生物量,而其它因素处理的底物生物量显著降低.研究发现氯化胆碱对棉籽饼底物发酵脱毒和底物营养价值有重要的意义,其底物蛋白酶活性高、生物量多.在底物非热处理条件下发酵,低浓度氯化胆碱具有促进发酵脱毒的作用. 按照生物发酵床自然养猪技术的要求建造猪舍,在猪舍发酵床铺设0.8cm厚的有机垫料,在垫料和饲料中添加3种不同的微生物菌制剂产品,与传统养猪进行对比试验,试验猪从25kg左右饲养至90kg.结果证实,采用发酵床自然养猪技术较传统养猪日增重可提高12.21%14.54%,节省饲料8.60%10.75%,育肥猪头均获利40.33元,且猪粪中氨态氮及钙、磷含量分别减少49.57%、46.15%、27.97%,达到减量排放和不污染环境的目标. 规模化的养殖推动了我国农业经济的发展,但是随之带来的环境污染问题也越来越引起人们的重视.发酵床养殖作为新型养殖技术,自从