新组合菌系SCB329-SCB933利用L-山梨糖发酵产生维生素C前体——2-酮基-L-古龙酸的研究 Ⅰ.新组合菌系SCB329-SCB933的生物学特性

采用紫外照射、化学诱变和原生质融合等方法选育到一株性状更优良的突变株SCB329,并与新筛选的一株芽孢杆菌SCB933搭配组成新的组合菌系。产酸小菌SCB329与其亲本菌株氧化葡萄糖酸杆菌性状相似。伴生大菌SCB933属苏芸金芽孢杆菌（B.thuringiensis）。新组合菌系利用L-山梨糖的发酵液提取后经纸层析,元素分析和红外吸收光谱等项鉴定,其发酵产物确系2-酮基-L-古龙酸,对新组合菌系的生物学特性也进行了研究。     

响应面法优化Vc二步发酵新菌系产2-酮基-L-古龙酸的培养基

以短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)HJ-04作为维生素C二步发酵第2步中的伴生菌,促进产酸菌产维生素C(Vitamin C,Vc)前体2-酮基-L-古龙酸(2-keto-L-gulonic acid,2-KGA)的能力强于工业生产用菌株巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium) B2980.采用单因素试验、Plackett-Burman(PB)试验及Box-Behnken试验对影响新菌系发酵产2-KGA的6个因素进行分析优化.结果表明,L-山梨糖、尿素、玉米浆为显著影响因子.最佳产酸条件为L-山梨糖94.95 g/L,尿素11.99 g/L,玉米浆14.13g/L.优化后产酸量提高12.31 mg/mL,产酸周期缩短6h.     

新组合菌系SCB329-SCB933利用L-山梨糖发酵生产维生素C前体——2-酮基-L-古龙酸的研究 Ⅱ.利用L-山梨糖批加技术实现高糖发酵

新组合菌系氧化葡萄糖酸杆菌SCB329-苏芸金芽孢杆菌SCB933能在较长时间内保持高的转化活力且具有极强的抗杂菌污染的特性。在一次投糖分批发酵的基础上,探索在控制溶氧、pH、温度等条件下,分批加入L-山梨糖发酵生产2-酮基-L-古龙酸新工艺。采用新工艺,既充分利用了菌系的优良特性,又避免了高糖浓度可能对菌系造成的不良影响。L-山梨糖最终浓度达到14%（w/v）,产酸120—135g/l,转化率90％左右,发酵周期40—65h。     

玉米浆对Vc二步发酵产2-酮基-L-古龙酸影响的研究

通过在培养基中添加不同量的玉米浆,研究其对氧化葡萄糖酸杆菌（俗称小菌）生产Vc前体2-酮基-L-古龙酸的影响,并研究玉米浆成分中的12种主要氨基酸对小菌产酸的影响。结果表明：每100 mL发酵培养基中添加2.5 g左右过滤除菌玉米浆时,2-酮基-L-古龙酸产量高达26.84 mg/mL,小菌活菌数为不添加玉米浆时小菌单菌发酵下的9.74倍。过量玉米浆抑制小菌产酸。12种氨基酸单独与氧化葡萄糖酸杆菌发酵培养及全部混合后与氧化葡萄糖酸杆菌发酵培养对产酸及菌体生长无影响。     

维生素C发酵中伴生菌对氧化葡糖杆菌的影响

通过分析维生素C二步发酵过程中活菌数、产酸量、pH、糖酸转化活力等 ,研究了蜡状芽孢杆菌 (俗称大菌 )对氧化葡糖杆菌 (俗称小菌 )生长和产酸的影响。结果表明 ,在大菌存在情况下 ,小菌的活菌数约为单菌培养条件下的 5倍 ,产酸量为单菌培养条件下的 2～ 3倍 ,糖酸转化活力为单菌培养条件下的 2～ 3倍 ,提示在混合菌发酵条件下大菌仅仅是通过刺激小菌的生长而促进小菌产酸。用小菌休止细胞进行的糖酸转化实验结果也表明 ,无论大菌的发酵上清液还是破碎的菌体 ,都未发现对小菌产酸产生直接影响。     

VC二步发酵新组合菌系的研究

选用苏云金芽孢杆菌与氧化葡萄糖酸杆菌组成一新组合菌系 ,其摇瓶发酵转化率较原菌系提高 4 .83% ,且具有耐受高浓度 (10 % )山梨糖的特性。在 4m3 发酵罐中 ,连续 4批发酵平均转化率较对照菌系提高 8.16 % ,周期缩短 2 3.7%。新菌组合系的发酵转化率与玉米浆浓度成正相关性 ,尿素浓度x2 =1.4 5 % (g/ 10 0mL)时 ,转化率达最大。     

维生素C二步发酵的新组合菌系

以掷孢酵母作为伴生菌与氧化葡萄糖酸酐菌组成新混菌体系,对其产酸性能和特点进行了研究。实验室摇瓶结果显示,新菌系混菌状态不同,产酸不同,以KGA含量为4．8,小菌／掷孢酵母为31：1种液接种时,最有利于产酸,增加接种生物量可提高产酸速度,缩短发酵周期,但不影响最终产酸量,相同条件下,新菌系产酸能力高于现有菌系,酸量增加5mg/ml-7mg/ml,发酵周期缩短6h-8h,酸转经率提高3％4－％,最高产酸点PH值下降约0．5,表现出较大的产酸潜力和可修饰性。     

新组合菌系SCB329-SCB933利用L-山梨糖发酵产生维生素C前体2-酮基-L-古龙酸的研究Ⅲ.发酵过程的特征和条件控制

在分析了新组合菌系ＳＣＢ３２９－ＳＣＢ９３３发酵过程特征的基础上,对流加发酵工艺中的种子培养、ｐＨ、溶氧的控制,以及发酵液初始培养基中的Ｌ－山梨糖浓度和流加起始点进行了优化,获得了比分批发酵更为满意的结果：发酵最终总糖达１３％（ｗ／ｖ）左右,发酵周期４０～５０ｈ,产２－酮基－Ｌ－古龙酸达１１５－１３０ｍｇ／ｍｌ,克分子转化率达８８ｍｏｌ％左右。     

BA-25菌株碱性纤维素酶产酶条件优化研究

试验研究了分离自烟草调制过程中的产芽孢细菌Bacillussp.BA-25菌株碱性纤维素酶产生的优化条件.结果表明:麸皮是最佳碳源,豆饼粉是最佳的氮源,且当碳氮比为2∶1时产酶活性最高;NaCl和KH2PO4对纤维素酶的合成具有重要作用,其适宜用量分别为0.5%～1.0%和0.1%;培养液的初始pH会极大地影响产酶活性,其最适pH为10.最优化的发酵工艺参数为:种子菌龄为24h,在300mL摇瓶中,装入30mL培养基培养温度为37℃,摇床转速为160r/min,在发酵24h后补充1%的葡萄糖,培养48h,该菌产碱性纤维素酶活力可以达到68.4U/mL.     

环境因子对新组合菌系产生Vc前体KGA的影响

通过测定氧化葡萄糖酸杆菌产酸变化,研究了环境因子对新菌系产酸酌影响。结果显示：新混菌体系产酸温度范围为24—33℃,28℃左右为最适,适当增加通气量(25—35ml装液量,300ml三角瓶)有利于掷孢酵母和氧化葡萄酸杆菌协调,通气量过大、过小都会破坏二菌比例,进而破坏而二菌间协调性,不利于2-酮基-L-古龙酸的积累。