以L-苏氨酸为发酵底物的2,5-二甲基吡嗪高产菌株构建

构建一种以L-苏氨酸为发酵底物的高值化学品2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP)生产菌株,为解决L-苏氨酸产能过剩,实现2,5-DMP生物法生产提供可靠思路。通过利用Bacillus subtilis 168(B.subtilis 168)外源表达不同微生物种属来源的L-苏氨酸脱氢酶(L-threonine dehydrogenase,TDH),并比较其利用L-苏氨酸为底物合成2,5-DMP的产量,挑选出2,5-DMP高产菌种,在此基础上进一步外源表达NADH氧化酶(NADH oxidase,NOX),以促进辅因子再生。实验构建了1株高产2,5-DMP的基因工程菌株B.subtilis 168/pMA0911-tdh(E.c)-nox。该菌株以5.83 g/L的L-苏氨酸为底物,发酵24 h后2,5-DMP的产量高达616.04 mg/L,与对照菌株B.subtilis 168/pMA0911相比,产量提高了22.5倍。在TDH过表达的基础上,NOX的参与有利于2,5-DMP产量的提高。该研究首次实现了2,5-DMP高效的生物转化,一方面缓解了L-苏氨酸产能过剩的困境,另一方面有助于实现高值风味化合物2,5-DMP的生物法生产。

大肠杆菌L-苏氨酸脱氢酶的高效表达及其酶学性质分析

为提高L-苏氨酸脱氢酶(L-threonine dehydrogenase,L-TDH)催化L-苏氨酸脱氢合成L-2-氨基乙酸乙酯效率,通过基因挖掘的手段挖掘出来自大肠杆菌(Escherichia coli)的L-TDH,再借助pACYCDuet-1表达系统将其在E. coli BL21(DE3)中进行可溶性表达及鉴定。结果表明,L-TDH在E. coli BL21(DE3)中实现了高水平的可溶性表达,其裂解液中的酶活力为19.13 IU/mL,约为E. coli BL21(DE3)本底表达水平的79倍。纯化后的比活力为12.77 IU/mg,它的最适反应温度为45℃,最适反应pH值为9.0,在35℃和40℃保温120 min,残留酶活力仍能达到90%以上。此外,Ec TDH动力学参数也优于其他已报道的L-TDH,在转化L-苏氨酸合成2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP)的过程中具有更大优势,也为实现转化L-苏氨酸合成2,5-DMP的工业化生产奠定了理论基础。

利用响应面法优化L-苏氨酸发酵条件

采用响应面设计方法对E.coli TRFC苏氨酸发酵培养基及培养条件进行了优化。用部分因子分析法研究了原始发酵培养基及培养条件对响应值的影响程度,发现蔗糖的质量浓度及接种量对苏氧酸产量的影响显著。利用最陡爬坡实验、中心旋转组合设计结合响应面分析确定了蔗糖的质量浓度及接种量(58.739 g/L,3.46%)。在优化条件下进行5L发酵罐实验,L-苏氨酸的产量达到121.20 g/L,比未优化条件下提高了12.43%。

溶氧对L-苏氨酸发酵的影响

探索溶氧对L-苏氨酸发酵过程的影响及其控制方法。通过摇瓶装液量试验、不同溶氧控制方式考察发酵过程中溶氧对L-苏氨酸合成的影响。采用补料分批发酵工艺发酵L-苏氨酸,利用氨基酸分析仪测定发酵液中L-苏氨酸的产量,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。可以得出溶氧对L-苏氨酸生物合成有重要影响,并建立了最佳溶氧控制条件。

聚L-苏氨酸铅笔芯修饰电极对盐酸异丙嗪的电化学行为及测定研究

通过循环伏安法（CV法）在铅笔芯电极上成功地制备了聚L-苏氨酸修饰膜，研究了铅笔芯修饰电极上的最佳聚合条件，并对电极的表面结构进行显微表征。同时，研究了盐酸异丙嗪在该修饰电极上的电化学行为。由盐酸异丙嗪在聚L-苏氨酸修饰电极上的氧化和高锰酸钾在金电极上的还原组成双安培检测体系，建立了在外加电压为0V条件下流动注射双安培法直接测定盐酸异丙嗪的新方法。在pH6．8PBs（磷酸盐缓冲溶液）中，该氧化峰峰电流与盐酸异丙嗪浓度在2．0×10^-6～1．5×10^-3mol／L范围内呈线性关系（r=0．9979，n=12），线性回归方程为，（nA）=1．97×10^7c-300，方法检出限为8．5×10^-7mol／L（S／N=3）。RSD为1．60％（n=20），进样频率为100样／h。

氮源对L-苏氨酸发酵的影响

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了氮源对L-苏氨酸发酵的产量和糖酸转化率的影响。首先通过摇瓶实验确定发酵的最佳无机氮源和有机氮源分别为硫酸铵和酵母粉,进一步利用10L罐补料分批发酵确定硫酸铵和酵母粉的最佳用量,继续优化培养条件,采用发酵中后期流加硫酸铵和糖氨混合补料等措施,L-苏氨酸产量得到进一步的提高。在最优发酵条件下,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。

不同溶氧条件下L-苏氨酸生物合成菌株的代谢流量分析

【目的】探索L-苏氨酸生物合成机理及影响因素。【方法】建立了大肠杆菌L-苏氨酸的代谢流平衡模型,应用MATLAB软件计算出不同溶氧条件下发酵中后期代谢网络的代谢流分布及理想代谢流分布。【结果】5%溶氧条件下,25.5%碳架进入HMP途径,74.5%碳架进入糖酵解途径,获得33.9%质量转化率;20%溶氧条件下,58.08%碳架进入HMP途径,41.92%碳架进入糖酵解途径,获得46.5%质量转化率;【结论】与理想代谢流(88.23%质量转化率)相比,应从菌种改造和发酵控制方面通过改变6-磷酸葡萄糖异构酶借以增加HMP途径代谢流量,通过增加磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应代谢流提高天冬氨酸族合成代谢流,减少TCA循环代谢流量,从而达到减少副产物生成,增加L-苏氨酸生物合成的目的。

L-苏氨酸的生产方法及研究进展

介绍了L-苏氨酸的理化性质、用途、生产方法,重点介绍了发酵法生产L-苏氨酸的生产现状.依据代谢调控理论综述了L-苏氨酸生物合成调控机制及研究实例,并对L-苏氨酸市场前景进行了展望.

亚硝基胍诱变选育L-苏氨酸高产菌的研究

为筛选出L-苏氨酸的高产菌,以谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glu anicum)为出发菌,进行亚硝基胍(NTG)诱变处理选育试验。结果表明:筛选出蛋氨酸+赖氨酸+异亮氨酸缺陷型菌株Y-1(Met-+Lys-+Iso-),经摇瓶发酵72 h后,L-苏氨酸积累可达4.14 g/L。

新型L-苏氨酸尾式卟啉及其锌(II)配合物合成与表征

为了探索手性金属卟啉配合物的结构与功能 ,用 L-苏氨酸和 5 -[邻 -(2 -溴乙氧基 )苯基 ]-1 0 ,1 5 ,2 0 -三苯基卟啉为原料合成了一种新型 L-苏氨酸尾式卟啉及其锌 (II)配合物 ,通过元素分析、红外光谱、化学分析和质谱等对其进行了结构表征。测试并研究了它们在 40 0 0～ 40 0 cm- 1 范围内的傅里叶变换红外光谱 。

L-苏氨酸发酵液有机膜过滤工艺研究

采用有机微滤-超滤膜分离系统,两阶段截留发酵液中残留的菌体、蛋白质和悬浮固体颗粒,建立了微滤-超滤有机膜两步法过滤工艺,解决了一步法超滤过程中的膜通量低的难题。膜通量由8.25 L/(m2.h)提高至32 L/(m2.h),色素去除率、蛋白去除率及产品回收率可分别达到58.5%、97.6%和87.0%。另外,采用0.01 mol/L NaOH、自来水和0.1 mol/L HCl间歇替换清洗可有效恢复膜通量。

代谢副产物对L-苏氨酸发酵的影响及应对措施

研究了L-苏氨酸的发酵过程,通过高效液相色谱和氨基酸分析仪测定了L-苏氨酸发酵液中的主要副产物为乙酸、乳酸、缬氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等。利用外源添加实验研究了各种代谢副产物对L-苏氨酸发酵的影响。结果表明乙酸浓度高于2 g/L、乳酸浓度高于10 g/L时对L-苏氨酸生产菌的生长和产酸有抑制作用,采用提高溶解氧和葡萄糖限制性脉冲流加措施将乙酸、乳酸的浓度控制在0.5 g/L以下,L-苏氨酸产量明显提高。

膜分离法提纯L-苏氨酸的研究

采用超滤膜分离系统一步截留不经预处理的L-苏氨酸发酵液中的菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等杂质。在实验中确定了膜的最佳操作方式和清洗方式,滤液澄清透明、质量高,过滤收率高达96%以上,系统的平均膜通量最高可达86L/(m2.h)。另外,对污染膜的清洗研究表明,NaOH和HNO3溶液对于膜的恢复有很好的效果。

溶氧强制振荡对L-苏氨酸发酵产率及其代谢流迁移的影响

为有效降低L-苏氨酸发酵过程中副产物的积累,考察了发酵过程中的溶氧强制振荡对L-苏氨酸发酵产率及其多种副产物积累的影响,并深入探讨了振荡行为对L-苏氨酸生物合成代谢网络的代谢流分布的影响。结果表明:采用溶氧强制振荡工艺能够明显提高L-苏氨酸的发酵产率和降低多种抑制性产物的合成。与非振荡工艺相比,经过36h培养,细胞生物量达到29.5g·L-1,苏氨酸的质量浓度达到118.9g·L-1,而乙酸质量浓度下降到0.8g·L-1,副产的其他氨基酸也大大降低。通过代谢流分析表明,在发酵后期的一个振荡周期(30h至31h)内,与非振荡组相比,HMP途径的代谢流量由6.5提高至95.88,CO2固定反应代谢流量由45.1提高至86.1,TCA循环相对代谢流量从1.86提高至17.78,从而导致苏氨酸对葡萄糖的质量转化率从30.0%增加至57.0%。溶氧强制振荡条件下的苏氨酸发酵液中各种副产物更少,更适合今后的大规模工业化生产。

聚L-苏氨酸修饰电极对多巴胺和肾上腺素的电催化氧化

利用循环伏安法将L-苏氨酸聚合修饰在玻碳电极表面,制成聚L-苏氨酸修饰电极.实验表明,该电极对多巴胺和肾上腺素都有较好的催化氧化效果.运用循环伏安法详细研究了修饰电极的电化学性质.在pH 2.5的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,肾上腺素的电子传递系数为0.51,表观反应速率常数为1.33s-1;在pH 7.5的PBS中,多巴胺在电极上产生一对氧化还原峰,多巴胺在电极上的电子传递系数为0.60,表观反应速率常数为0.92s-1.该修饰电极对多巴胺和肾上腺素能够进行同时测定,还原峰电流与多巴胺和肾上腺素浓度分别在1.0×10-6-5.0×10-4mol·L-1和3.0×10-6-1.0×10-4mol·L-1范围内呈现良好的线性关系.

碳源对L-苏氨酸发酵的影响

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了碳源对L-苏氨酸发酵的产量和糖酸转化率的影响。采用补料分批发酵工艺生产L-苏氨酸,利用氨基酸分析仪测定发酵液中L-苏氨酸的产量。确定了发酵的最佳碳源及其补料方式,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9 g/L,糖酸转化率为47.6%。

以高浓度葡萄糖为碳源的L-苏氨酸发酵工艺研究

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了高葡萄糖浓度下各种生长因子和培养条件对L-苏氨酸发酵的影响。结果表明,脯氨酸可以解除高浓度葡萄糖对L-苏氨酸发酵的抑制作用,生物素可以提高L-苏氨酸生产菌的细胞得率及L-苏氨酸的产量,利用摇瓶发酵确定最佳用量分别为60mg/L和120μg/L;控制pH7.0和采用控制溶氧的脉冲补料方式L-苏氨酸产量得到进一步的提高。在最优条件下,利用10L发酵罐发酵38h,L-苏氨酸产量可达110.2g/L,糖酸转化率为45.7%。

L-苏氨酸制备方法评述

Ｌ－苏氨酸的制备方法主要有３ 种：蛋白质水解法，生物法和化学合成法，对其进行了简单介绍和评述，以供Ｌ－苏氨酸制备的选择和参考。

微生物生产L-苏氨酸的代谢工程研究进展

L-苏氨酸作为一种必需氨基酸被广泛用于食品、饲料、医药及化妆品行业。目前L-苏氨酸主要通过微生物发酵法生产。代谢工程技术的应用为菌种选育开辟了有效途径,使在现有高产基础上进一步提高氨基酸的产量成为可能。作者对两大氨基酸生产菌——大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌中的L-苏氨酸生物合成相关途径、代谢调控机理以及运用代谢工程技术提高L-苏氨酸产量所取得的成果进行了系统综述。

L-苏氨酸在糖及维生素C水溶液中的体积性质

用精密数字密度计和粘度计测定了L-苏氨酸在不同质量分数的葡萄糖、蔗糖及维生素C水溶液中的密度和粘度,计算了L-苏氨酸的极限偏摩尔体积、迁移偏摩尔体积、理论水化数和粘度B系数,讨论了溶剂组成变化对L-苏氨酸迁移偏摩尔体积、粘度B系数和理论水化数的影响.结果表明,随混合溶剂中共溶质含量的增加,迁移偏摩尔体积、粘度B系数随之增加;而由于葡萄糖、蔗糖及维生素C分子与L-苏氨酸荷电中心的直接相互作用,削弱了两性离子带电中心对周围水分子的电致收缩效应,造成了理论水化数随其含量的增加而减小.