利用重组大肠杆菌发酵生产L-茶氨酸

L-茶氨酸是茶叶中一种独特的非蛋白质氨基酸。γ-谷氨基甲酰胺合成酶可以催化L-谷氨酸、乙胺和ATP合成L-茶氨酸,但反应成本较高。为了提高L-茶氨酸的生产效率,该研究开发了直接发酵生产L-茶氨酸的新方法。首先,在大肠杆菌基因组上双拷贝Methylovorus mays来源的γ-谷氨酰甲胺合成酶基因gmas,获得了一株遗传稳定的用于L-茶氨酸生产的重组菌株。其次,在5 L罐中采用流加乙胺的方式发酵20 h,L-茶氨酸产量达到30.45 g/L,糖酸转化率达到20.17%。最后,根据L-茶氨酸的物化性质拟定出合适的分离提取路线,从发酵液中获得了98.51%纯度的L-茶氨酸成品,总提取收率可达到70.34%。该方法操作简单,原料成本较低,具有较好的工业应用前景。

全营养流加对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响

在谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的过程中,发酵后期菌体活力变弱,副产物增多,是限制L-异亮氨酸产业化的主要因素。研究通过3个阶段全营养流加策略探究最适发酵条件。首先,为解决L-异亮氨酸发酵中后期菌种活力下降的问题,实验通过利用发酵中后期全营养培养基流加策略,使得L-异亮氨酸达到了33.0 g/L。其次,为了解决初始发酵培养基高营养抑制问题,采用低浓度初始发酵培养基偶联发酵过程流加全营养控制策略,L-异亮氨酸达到了36.8 g/L。最后,由于玉米浆的高用量造成发酵染菌、起泡过多及后提取困难等产生的问题,通过清洁氮源丝肽粉等比例替换玉米浆全营养流加实验,使得副产物缬氨酸(valine,Val),亮氨酸(leucine,Leu),丙氨酸(alanine,Ala)分别降低到1.4、0.8、0.5 g/L,比初始降低了82.5%、86.7%和88.9%。通过上述3个阶段全营养流加策略,使得L-异亮氨酸产量提升的同时,副产物生成也得到有效的抑制。

L-色氨酸发酵中的细胞循环工艺研究

在L-色氨酸发酵过程中,为了提高生物量及细胞的利用率、目的产物产量及糖酸转化率,研究了发酵罐与碟片式分离机相偶联的细胞循环发酵模式,通过分析不同的细胞循环策略及其对生物量、L-色氨酸产量与糖酸转化率的影响,确定了最佳的细胞循环培养策略。结果表明:当采用V(上清液)∶V(浓缩液)=1∶1、细胞循环周期为20~26 h的循环培养策略时,发酵生物量(55.26 g/L)、L-色氨酸产量(52.45 g/L),糖酸转化率(19.75%)均最高;副产物乙酸积累量(0.87 g/L)、谷氨酸生成量(4.24 g/L)及NH+4浓度(86.52 mmol/L)均最低。因此,细胞循环发酵可提高生物量、L-色氨酸产量及糖酸转化率,降低副产物积累量及缩短发酵周期。

添加微量元素螯合剂的L-色氨酸发酵研究

为了改善色氨酸生产过程中菌体活力不足、产酸能力下降和转化率降低等问题,进一步提高大肠杆菌生产色氨酸的能力,选取蛋氨酸螯合铁、蛋氨酸螯合锰和丙氨酸螯合锌3种氨基酸微量元素的螯合剂。在30 L发酵罐上采用单因素实验和正交实验对不同组合的氨基酸微量元素螯合剂进行发酵实验。优化后的最优组合最大菌体量提升了13.6%;L-色氨酸最终产量提高了13.6%;糖酸转化率提高了16.2%。氨基酸微量元素螯合剂的添加对于提高菌体活力和色氨酸生产能力具有积极作用,为微生物发酵生产色氨酸提供了建设性意见。