重组大肠杆菌的高密度培养及在丙谷二肽生产中的应用

以表达α-酯酰基转移酶的重组大肠杆菌作为全细胞催化剂,连接丙氨酸甲酯盐酸盐与谷氨酰胺合成丙谷二肽,是目前生产丙谷二肽最理想的方法。利用高密度发酵法,能提高微生物的生产量,降低二肽生产成本。首先,在摇瓶水平下,利用响应面模型对于基础培养基碳源、氮源、无机盐等因素进行研究,在此基础上,对补料培养的重要因素如补料种类、补料方式等进行研究。最后,利用高密度培养的重组大肠杆菌作为全细胞催化剂进行丙谷二肽的合成。确定了最佳半合成培养基的组成为:葡萄糖质量浓度为10g/L、混合氮源质量浓度为24g/L、KH2PO4质量浓度为4.62g/L、K2HPO4质量浓度为25.08g/L;确定了溶氧反馈补料的最佳补料控制条件,在30h内,菌体OD620值最高达到了67,是优化前摇瓶培养的14倍。丙谷二肽的质量浓度达到34.56g/L,生产效率约为7g/(L·min)。研究为高效低成本生产丙谷二肽奠定了基础。

褐藻胶裂解酶基因的克隆表达与酶学性质

随着大型褐藻生产燃料乙醇以及褐藻寡糖重大药用价值的发现,褐藻胶裂解酶成为国内外多个领域的研究重点。文中对解藻酸弧菌上与褐藻胶降解相关的5个基因分别进行克隆表达,通过SDS-PAGE和酶活性定量测定,发现该基因簇中的4个基因有降解褐藻胶活性。对酶活最高的rAlgV3进行了诱导条件的优化、酶蛋白纯化及酶性质研究,发现优化诱导条件后重组酶rAlgV3的酶活由2.34×10~4 U/L上升为1.68×10~5 U/L,比优化前提高了7.3倍;对酶性质进行表征发现该酶在4–70℃均有活性,最适反应温度为40℃,在4–20℃酶相对稳定;该酶在pH 6.5-9.0环境下均有较高的酶活,最适pH为8.0;pH稳定性好,在pH 4.5–9.5环境下可以稳定存在;适量的NaCl浓度和Fe^(2+)、Fe^(3+)等离子具有促进酶活的作用,SDS和Cu^(2+)离子可明显抑制酶活力。对该酶的底物特性的研究发现,该酶不仅可以降解褐藻胶中的Poly-M片段,也能降解Poly-G片段,具有广泛底物特性;其降解海藻酸钠主要释放二糖和三糖,是一种内切酶。该酶对于第三代燃料乙醇的发展及褐藻寡糖的生产具有重要作用。