响应面法优化球头三型孢菌工程菌代谢木糖制备赤藓糖醇

为进一步提高球头三型孢菌工程菌代谢木糖生产赤藓糖醇的产量,研究不同浓度Cu^(2+)、甜菜碱、植酸和不同辅因子对木糖发酵生产多元醇的影响。摇瓶发酵72 h后,分别添加5 mg/L Cu^(2+)、0.5 g/L甜菜碱、50 mg/L植酸提高赤藓糖醇产量,对菌体的生长和赤藓糖醇的生产会有促进作用;其他实验浓度下,抑制赤藓糖醇的产生,赤藓糖醇产量降低。结合单因素法的结果,进一步设计Box-Behnken响应面实验,得出最佳优化条件为:Cu^(2+)浓度5.45 mg/L、甜菜碱浓度0.49 g/L,植酸浓度为46.36 mg/L,预期赤藓糖醇产量可达53.37 g/L,5-L发酵罐放大验证赤藓糖醇产量达到52.93 g/L,相差0.44%。

微生物法合成γ-氨基丁酸的研究进展

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一种四碳非蛋白质氨基酸,在食品、农业、医药、化工等领域具有广阔的应用前景。微生物法生产GABA因其温和、可持续发展等优势越来越受到人们的关注。因此,为了得到环保、便捷且效率更高的GABA生产方式,以满足食品、制药和畜牧领域对添加剂的严格要求,本文系统介绍了GABA的生产方法、生物体中的合成途径及微生物法生产GABA的研究进展,总结了目前全细胞催化法和微生物从头合成GABA的生产水平。研究者们致力于筛选和优化具有高催化效率和稳定性的酶并通过对微生物的代谢途径进行精细调控,以提高GABA的合成效率,未来的研究需要进一步优化酶和菌株的性能,降低生产成本,并探索更大规模的工业化生产途径。

苏氨酸二次母液的脱色工艺优化

以苏氨酸二次母液为研究对象,采用氨基酸分析仪对母液中的氨基酸进行定量分析。结果表明,苏氨酸质量浓度为7.82 g/100 mL。以苏氨酸二次母液脱色率和苏氨酸损失率为评价指标,通过对比活性炭、大孔吸附树脂、阴、阳离子交换树脂共9种脱色剂对苏氨酸二次母液的脱色效果,确定最佳脱色剂种类,并通过设计单因素试验与响应面试验对苏氨酸二次母液的脱色工艺进行优化。结果表明,粉末活性炭对苏氨酸二次母液的脱色效果优于其他脱色剂,选用粉末活性炭作为苏氨酸二次母液的脱色剂;通过响应面优化,得到最佳脱色工艺条件为自然pH值、脱色温度35℃、脱色时间40 min、活性炭添加量25%,在此条件下,得到的苏氨酸二次母液脱色率为97.69%,苏氨酸损失率为5.02%。

两阶段pH控制和碳氮源协同补加促进谷氨酸棒杆菌高产L-谷氨酰胺

为提高谷氨酸棒杆菌发酵产L-谷氨酰胺产量、糖酸转化率、生产强度等技术指标,该文通过响应面法优化了摇瓶发酵培养基中葡萄糖、(NH_(4))_(2)SO_(4)和玉米浆含量,并利用50 L发酵罐进行分批发酵,构建了菌体生长、底物消耗和产物生成动力学模型,进而在50 L发酵罐中采用两阶段控制pH策略,并通过补加葡萄糖和(NH_(4))_(2)SO_(4),协同控制发酵液中碳氮源浓度,促进菌体高效合成L-谷氨酰胺。结果表明,优化后发酵培养基中葡萄糖、(NH_(4))_(2)SO_(4)和玉米浆含量分别为167、61、31 g/L,摇瓶发酵L-谷氨酰胺产量达到38.13 g/L,较优化前提高了34.12%;50 L发酵罐分批发酵80 h后L-谷氨酰胺产量达42.06 g/L,糖酸转化率达到25.85%,生产强度为0.53 g/(L·h);在50 L发酵罐中基于两阶段pH控制的碳氮源协同补加策略,显著促进了谷氨酸棒杆菌高产L-谷氨酰胺,发酵周期缩短至52 h,L-谷氨酰胺产量达68.01 g/L,糖酸转化率达33.93%,生产强度为1.31 g/(L·h)。该研究对促进L-谷氨酰胺的工业化生产具有重要参考价值。

新型高丝氨酸脱氢酶的挖掘与改造研究

高丝氨酸脱氢酶(homoserine dehydrogenase,HSD)是L-高丝氨酸和L-苏氨酸等天冬氨酸家族氨基酸生物合成的关键酶,然而由于其活性较低且受到L-苏氨酸等的反馈抑制作用,严重制约了L-高丝氨酸和L-苏氨酸等氨基酸的生物合成水平。该研究通过数据库检索,挖掘了8个不同来源的高丝氨酸脱氢酶。通过酶活测定分析法发现,来源于二穗短柄草(Brachypodium distachyon)的高丝氨酸脱氢酶BdHSD具有最高的催化活性,达到7.6 U/mg,且不受L-苏氨酸的反馈抑制,其催化最适pH值为10.5,最适催化温度为38℃。随后该研究进一步对BdHSD进行定向进化,提高BdHSD的催化活性。通过多轮筛选获得了3个具有更高催化活性的BdHSD突变体T186A、N283K、A137T/I188V,其中突变体T186A酶活性达到10.3 U/mg,比野生型提高了35.6%。通过L-高丝氨酸发酵分析发现,BdHSD突变体能有效提升L-高丝氨酸的合成水平。综上所述,该研究挖掘和改造了一个具有高效催化特性的高丝氨酸脱氢酶BdHSD,为L-高丝氨酸、L-苏氨酸和L-蛋氨酸等天冬氨酸家族氨基酸的高效生物合成提供了有力的催化元件。

Fe^(2+)螯合剂对羟脯氨酸发酵的影响

为解决反式-4-羟基脯氨酸发酵过程中Fe^(2+)供应不足、产酸效率低等问题。该研究以大肠杆菌HYP-08为供试菌株,首先通过单因素实验探究Fe^(2+)螯合剂种类及添加量对羟脯氨酸发酵生产的影响,并通过5 L发酵放大验证,以羟脯氨酸产量、生物量,糖酸转化率为指标,进一步探究其在放大过程中的影响,结果表明葡萄糖酸亚铁对羟脯氨酸发酵效果最好,流加发酵生产中,最终确定了10 h开始持连续流加的补料方式,反式-4-羟基脯氨酸生物量及产量达到最高,分别为146.2、118.6 g/L,较优化前提高了12.1%和4.2%,副产物乙酸减少到1.05 g/L,葡萄糖酸亚铁的添加有效增强了菌体活力,提高了羟脯氨酸的产量和糖酸转化率,为微生物发酵生产羟脯氨酸提供了依据。

大肠杆菌L-丝氨酸脱水酶的表达改善甘氨酸营养缺陷型毕赤酵母L-丝氨酸的生长

氨基酸作为一种迟效碳源无法被微生物快速利用。L-丝氨酸脱水酶(L-serine dehydratase,L-SerDH)可以将L-丝氨酸一步催化为丙酮酸和氨进入中心碳代谢生成生物量,且此过程不需要消耗ATP和还原力。L-丝氨酸是甲酸利用途径(还原性甘氨酸途径)的关键中间体。因此,改善L-丝氨酸的利用可以为甲酸和丝氨酸作为碳源利用提供参考价值。该文对巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)进行了丝氨酸耐受性实验,结果显示毕赤酵母可以耐受20 g/L丝氨酸。对内源L-丝氨酸脱水酶在毕赤酵母中的表达进行了优化。在甘氨酸营养型毕赤酵母内分别表达了8种异源L-丝氨酸脱水酶,结果表示大肠杆菌tdcG基因编码的L-SerDH对丝氨酸利用改善效果最好,终OD 600提高至出发菌株的1.6倍。该研究验证了巴斯德毕赤酵母对L-丝氨酸的耐受性,并筛选得到了较优的L-丝氨酸脱水酶来源,为毕赤酵母的丝氨酸利用提供了更优的酶来源。

高产蛋氨酸内生菌的筛选、诱变及发酵条件优化

为筛选出蛋氨酸高产菌株,该研究对富含蛋氨酸的盐肤木种子中的内生菌进行挖掘。对筛选出的蛋氨酸产量较高的内生菌进行筛选、鉴定,并利用蛋氨酸结构类似物和^(60)Co-γ射线诱变进一步筛选。随后通过响应面试验,探究葡萄糖添加量、硫酸钠添加量和法尼醇添加量对该菌株蛋氨酸产量的影响。结果表明,筛选得到的产蛋氨酸的菌株LB-2,使用16S rRNA序列分析并结合形态学观察,鉴定其为微球菌。随后,经过诱变筛选得到高产蛋氨酸的菌株LB-2-13。通过单因素和响应面法优化,在葡萄糖14.70 g/L,硫酸钠0.98 g/L,法尼醇96.35μmol/L的培养条件下,发酵液中蛋氨酸的产量最高,可以达到2.85 g/L,产量提高了约88%。该研究首次使用植物内生菌作为原始菌株,利用蛋氨酸结构类似物和^(60)Co-γ射线诱变筛选高产蛋氨酸菌株,可为微生物发酵法实现蛋氨酸的工业生产提供技术支持。

微生物代谢工程生产L-酪氨酸研究进展

L-酪氨酸是一种具有重要营养功能的芳香族氨基酸,在食品、饲料、医药以及化工等行业具有广泛的应用。通常生产L-酪氨酸的方法有化学合成法、水解法和代谢工程改造微生物合成法。相较于前2种方法的众多缺陷,代谢工程改造微生物合成L-酪氨酸越来越广泛被利用。该文综述了利用代谢工程改造微生物提高L-酪氨酸产量的方法,以期为相关科研者提供一定的思路。

蛹虫草液态深层发酵的研究

采用二次饱和D 最优试验设计方法 ,在 3 0L生物反应器中进行了蛹虫草液态深层发酵。当初始温度为 2 2℃ ,pH 6 3～ 6 5 ,搅拌速度 1 80r/min ,通风量 1 2 1m3/h ,发酵 72h和 96h ,蛹虫草菌丝体 (干 )产率分别为 3 8 6g/L和 42 3g/L。用HPLC法检测腺苷和蛹虫草菌素的含量 ,72h时分别为湿菌丝体中 0 3 5 2 μg/g和 0 1 3 4μg/g ,发酵液中 0 1 79μg/mL和 0 1 0 2 μg/mL ;用比色法在41 2nm处检测虫草酸的含量 ,湿菌丝体中为 2 3 40 6mg/g,发酵液中为 6 61mg/mL。

产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及发酵过程研究

从不同泡菜中筛选到6株产γ-氨基丁酸(GABA)的乳酸菌,其中A号乳酸菌产量相对较高,GABA产量为1.261 g/L。A号菌株经16S rDNA鉴定为植物乳杆菌,初步命名为Lactobacillus plantarum WZ011。通过单因素和正交设计方法对其发酵培养基进行优化,得到最佳培养基成分(g/L):葡萄糖13,酵母膏5,谷氨酸钠12,盐酸吡哆醇0.15,无水乙酸钠2,MgSO4.7H2O 0.02,MnSO4.4H2O 0.001,FeSO4.7H2O 0.001,NaCl 0.001。Lactobacillus plantarum WZ011发酵动力学曲线表明GABA的发酵过程大致分为菌体生长与产物生成2个阶段。降低培养基的氮源含量和添加盐酸吡哆醇,谷氨酸钠的利用率提高至99%且GABA生产速率提高了2倍多。优化后GABA最高产量可达5.814 g/L,比优化前提高了79%,且提前了48 h进入GABA生产稳定期。

酵母属间融合构建高温发酵木糖生产乙醇优良菌株

通过单倍体分离和诱变获得 8株休哈塔假丝酵母 1 766和高温酿酒酵母G47的营养缺陷型突变株。并通过聚乙二醇 (PEG)和电诱导融合等方法 ,实现了能发酵木糖产生酒精的休哈塔假丝酵母和高温酿酒酵母之间的融合。融合子经DNA含量、细胞体积测定和稳定性能试验证明为稳定的融合子。F 71融合子能在 45℃下发酵木糖生产酒精 ,其在 45℃发酵木糖所产酒精体积分数为 1 .675 % ,其转化率为 68.8%。且与亲株比较 ,F 71的酒精耐受能力提高了 1 %。

酿酒酵母生物转化蛋氨酸生产S-腺苷-L-蛋氨酸

摇瓶考察筛选酿酒酵母 (zjus1)培养 1d后补加蛋氨酸和葡萄糖生产 S-腺苷 - L -蛋氨酸 (SAM) ,并考察了酵母提取物、补加蛋氨酸浓度、葡萄糖浓度及转化 p H对酵母细胞的生长和 SAM产量的影响 ,15 LB.Braun罐间歇培养及转化过程实验表明 ,溶氧提高利于碳源利用、细胞生长和 SAM产量提高 ,SAM水平可达 80 0 mg/ L ,酵母密度 DCW=15 g/ L ,蛋氨酸转化率约 30 %。

小品种氨基酸的发酵工艺优化及规模化生产

优化小品种氨基酸的发酵工艺并实现规模化生产,可满足其不断增长的市场需求。本文从菌种筛选与改造、培养基优化、发酵过程控制以及分离纯化技术创新等方面探讨了优化小品种氨基酸发酵工艺的策略,同时分析了小品种氨基酸大规模稳定生产的实现路径,旨在为小品种氨基酸产业的发展提供重要的理论依据和实践指导。

啤酒酵母发酵产有机酸的初步研究

利用高效液相色谱技术,对通风发酵过程中的啤酒酵母细胞的胞外、胞内6种有机酸含量的动态变化进行了定性定量跟踪检测.研究结果表明,通风培养的酿酒酵母代谢产酸时,细胞胞外、胞内有机酸的动态变化存在差异性,胞外有机酸含量远大于胞内含量;酵母细胞对有机酸代谢存在着精确保守性和经济效能性,在发酵后期阶段(>84 h),大部分有机酸含量逐步降低;发酵终点时,胞外、胞内乳酸、苹果酸含量较高.

氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌E.coli TRTH为供试菌株,研究了氮源对L-色氨酸发酵的影响。利用30 L发酵罐进行分批补料发酵试验,确定了最佳有机氮源和无机氮源分别为酵母粉和硫酸铵,进一步确定酵母粉和硫酸铵的最佳用量为1 g/L和10 g/L,最后采用NaOH和氨水混合补料控制发酵液中NH4+浓度在120 mmol/L以下,发酵38 h,菌体生物量和L-色氨酸产量分别达到53.42 g/L和32.6 g/L,实现了大肠杆菌的高密度培养。

有机氮源对谷氨酸棒杆菌发酵L-缬氨酸的影响

以L-缬氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌XV0505为供试菌株,研究有机氮源对L-缬氨酸发酵的影响,确定了玉米浆代替豆饼水解液作为有机氮源的发酵工艺,降低了发酵成本;考察不同玉米浆浓度对谷氨酸棒杆菌XV0505发酵生产L-缬氨酸过程中生物量、耗糖速率、L-缬氨酸产量、副产物积累及氨消耗等方面影响,确定了玉米浆的适宜添加浓度;考察了玉米浆与生物素不同配比对L-缬氨酸分批发酵过程的影响,确定了最适生物素添加浓度。与原工艺相比,新工艺的菌体生物量及产酸提高了13.2%和18.5%。

氮源及其添加模式对钝齿棒杆菌JDN28-75合成L-精氨酸的影响

氮源是微生物过量合成L-精氨酸的重要营养因子之一,不同氮源对钝齿棒杆菌JDN28-75合成L-精氨酸的影响研究结果表明,硫酸铵为合适的氮源.不同初始硫酸铵浓度对JDN28-75产L-精氨酸的影响研究结果表明,氮源浓度过高或不足,都会使最终L-精氨酸产量有所降低.低浓度的硫酸铵虽然有利于菌体生长,但对L-精氨酸的合成明显不利,同时糖酸转化率也较低;而高浓度的硫酸铵尽管不利于细胞的生长且造成发酵结束时残糖含量过高,却有利于细胞合成L-精氨酸且实际耗糖的糖酸转化率维持在一个较高的水平.初始硫酸铵浓度为60 g/L时,对JDN28-75菌体的生长有明显的抑制作用,最终发酵液中剩余的硫酸铵也较多(大于30 g/L),但高浓度的硫酸铵是L-精氨酸合成所必需的.在上述研究结果的基础上,确定了初始硫酸铵浓度为20 g/L条件下的补氮策略,比较了4种不同的硫酸铵补加模式对产L-精氨酸的影响,结果表明,在总的硫酸铵浓度相同的情况下,采取分批、低浓度添加氮源的方式既可以有效解除发酵前期高浓度硫酸铵对菌体生长的抑制作用,又可以有效维持发酵中后期体系中菌体合成L-精氨酸所需的较高比例的氮源.最后,在5 L全自动发酵罐中采用20 g/L的初始硫酸铵浓度,连续流加25%的氨水来控制发酵体系pH及补加氮源,L-精氨酸的产量可以达到31.7 g/L,较对照组的产酸量(26.0 g/L)提高了21.9%.

高产γ-氨基丁酸酵母菌的筛选、鉴定及优化

从新疆特色食品中筛选出能产γ-氨基丁酸的酵母菌菌株,并对其发酵条件进行优化。采用非酿酒酵母菌分离纯化的方法分离出非酿酒酵母菌,再通过初筛、复筛及诱变挑选出高产γ-氨基丁酸的菌株,并对其进行形态学及26S r RNA基因分析,最后对菌株产γ-氨基丁酸的发酵条件进行优化。经26S r RNA基因序列分析鉴定为葡萄汁有孢汉生酵母XYN019(H.uvarum XYN019);通过紫外诱变产量提高了2.3倍,最佳诱变时间为30 s,诱变浓度为10-5;优化后的理论发酵条件为培养温度33.95℃,pH值5.01,培养时间49.17 h,接种量为体积分数3.17%,其γ-氨基丁酸质量浓度达到4.926 g/L。以上结果表明,该菌株可作为γ-氨基丁酸产生菌,具有较好的γ-氨基丁酸生产潜力。

营养及环境条件对黄色短杆菌WL-10发酵生产L-异亮氨酸的影响

研究了能积累 L 异亮氨酸的黄色短杆菌WL 10的菌体生长规律 ,并讨论了葡萄糖、玉米浆以及磷酸盐等几个主要的营养物质对其积累L 异亮氨酸的影响 ,确定了较优的发酵条件为 :葡萄糖 12 % ,(NH4) 2 SO42 % ,玉米浆 2 % ,KH2 PO40 1% ,MgSO40 0 5 % ,CaCO33% ,种龄 9h ,接种量为 6 %。在此条件下 72h摇瓶产酸可达 2 3%左右。在上述基础上 ,研究了不同温度对WL 10积累L 异亮氨酸的影响 ,提出了分阶段变温控制的操作模式 ,即 0～2 5h ,培养温度为 31℃ ,2 5h后将温度降为 2 8℃ ,采用 5L罐实验 6 0h可积累L 异亮氨酸2 5 %。