生物被膜技术提高己酸发酵性能的作用机理研究
生物被膜技术提高己酸发酵性能的作用机理研究
己酸在食品和医药等领域有广泛的应用，它可用于白酒增香，亦可作为原料制备干酪、奶油和水果香精等产品。近年来，江苏大学食品与生物工程学院张存胜副教授团队基于生物被膜技术开展了己酸发酵研究，通过构建克氏梭菌生物被膜，己酸产量显著提高至21.1 g/L，为目前国际上较高的产量之一。
己酸在食品和医药等领域有广泛的应用，它可用于白酒增香，亦可作为原料制备干酪、奶油和水果香精等产品。我国己酸的年需求量达30万 吨以上，但鲜有企业的己酸产量能达100 吨/年。为寻求更为绿色的己酸合成方法，许多国内外学者将目 光聚焦于生物法合成己酸，并陆续分离出Clostridium kluyveri（克氏梭菌）等性能优良的菌株。然而，生物法合成己酸仍处于实验室研究阶段，“低己酸产量”限制了其在工业上的推广应用。
近年来，课题组基于生物被膜技术开展了己酸发酵研究，以小麦秸秆为细胞载体，在厌氧发酵体系内构建了克氏梭菌生物被膜，己酸产量由最初的9.8 g/L逐渐提高至17.5g/L，分批补料发酵后，己酸产量提高至21.1 g/L，是目前国际上较高的产量之一。为了明晰生物被膜提高己酸产量的作用机理，分析了细胞载体的生物量附载率、EPS、红外光谱、热稳定性等，结果表明，在细胞载体上附着了大量的克氏梭菌生物被膜。同时 ，课题 组开展了 厌氧发酵 体系的 传质、气泡形成 对 生物被膜 影响的研究 ，研究表明， 在 己酸合成过程中细胞产生 大量 H 2 ，小气泡附着在细胞载体上 增大了载体浮力 ， 细胞载体 上浮 后 气泡破碎，细胞载体又降至发酵液底部， 细胞载体上下浮动过程中 ，实现了 生物被膜 与发酵液的物质互换， 促进了己酸合成 。
张存胜 副教授
江苏大学食品与生物工程学院
张存胜，男，硕士生导师。 2013年博士毕业于北京化工大学生命科学与技术学院，同年10月入职江苏大学食品与生物工程学院，2013年11月至2017年6月，江苏大学食品与生物工程学院博士后，2017年11月至2018年10月作为访问学者（CSC公派）赴丹麦工业大学进修；江苏省科技副总（2020年）；担任Bioresource Technology、Frontiers in Nutrition、Resources, Conservation & Recycling等国际期刊审稿人。
主要研究领域为食品微生物学、食品物理加工和生物质生物转化。食品微生物学主要围绕己酸及乙醇发酵而展开，包括优良菌种筛选与培育、生物被膜技术、生物电催化技术、宏基因组学、转录组学和发酵工艺放大等。食品物理加工主要围绕蛋白质的分离提取、加工过程仿真而展开，包括米渣蛋白提取、多物理场模拟等。生物质生物转化主要涉及餐饮废弃物、工业酒糟/醋糟物质的水解及高值转化等。
先后承担国家自然科学基金、江苏省自然科学基金项目等8 项；发表研究论文50余篇，包括高被引论文2 篇，累计影响因子≥274，单篇最高引用次数890 次。以第一/通信作者在Bioresource Technology（IF＝11.4，3 篇）、Journal of Cleaner Production（IF＝11.1，2篇）、Chemical Engineering Journal（IF＝15.1）、Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF＝6.1）、Ultrasonics Sonochemistry（IF＝8.4）、ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF＝8.4）、等期刊发表论文31 篇；获镇江市科学技术局“产学研”奖1 项；指导本科生、硕士生参加全国大学生生命科学竞赛等科技竞赛获奖4 项。