特定营养物对L-谷氨酸发酵的影响及优化

目的：以黄色短杆菌GDK-9为供试菌株,分析柠檬酸钠、菌体水解液和产酸促进剂等特定营养物的添加对L-谷氨酸发酵的影响,并对其发酵条件进行优化研究。方法：在单因子实验确定添加时间的基础上,应用SAS软件中的响应面分析方法（RSM）对柠檬酸钠、菌体水解液和产酸促进剂等3个因素的添加量进行优化;采用多元二次回归方程拟合3种因素与L-谷氨酸产量的函数关系,并得到其最适添加量。结果与结论：当柠檬酸钠、菌体水解液和产酸促进剂的添加量分别为0.355%、0.297%和0.183%时,10L自控罐发酵产谷氨酸达到140g/L,比优化前（128g/L）提高了9.38%。     

NH4+浓度对黄色短杆菌XV0505发酵生产L-缬氨酸的影响

以L-缬氨酸(L-Val)生产菌黄色短杆菌XV0505为供试菌株,以(NH4)2SO4为唯一添加N源,考察不同NH 4+浓度对发酵过程中菌体干质量、L-Val产量和葡萄糖消耗速率以及菌体内代谢流量的影响。研究表明:NH 4+浓度过高或不足都会影响发酵水平,降低L-Val的产量。合适的初始NH4+浓度为225 mmol/L,产酸期NH4+维持浓度为35 mmol/L时,有利菌体产酸。在此NH4+浓度下,在30 L发酵罐发酵60 h,发酵液中菌体生物量和L-Val质量浓度分别可达22.35和59.12 g/L。     

耐温谷氨酸棒杆菌的选育及其高温谷氨酸发酵代谢流量分析

采用基因组改组的方法选育获得的一株耐温谷氨酸棒杆菌F343,并比较了F343与其出发菌株S9114在39℃发酵谷氨酸时的发酵特性和代谢流量。结果表明:耐温菌F343的比生长速率、比谷氨酸积累速率可维持在较高的水平;通过发酵中后期代谢流量分析发现耐温菌F343在磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)节点处,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPc)催化的CO_2回补支路反应代谢流增加;α-酮戊二酸(KG)节点处,谷氨酸氢酶(GDH)催化的产生谷氨酸的支路代谢通量增加。此外,高温发酵谷氨酸时,耐温菌F343高温发酵谷氨酸过程产生的乳酸等副产物较出发菌株S9114少。通过改善种子质量,F343在高温发酵30 h产酸达到10.1%,较出发菌株提高67%。     

L-缬氨酸产生菌的选育及其代谢流分析

以谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)AS1.495(Leu^-)为出发菌株,通过多次亚硝基胍(NTG)诱变,给AS1．495(Leu^-)依次叠加L-AAH^as,2-TA^r,Vd^-的遗传标记,得到突变株AATV341(Leu^-,L-AAH^as,2-TA^r,Vd^-),可在8％的葡萄糖培养基积累L-缬氨酸24．5g／L,比出发菌株提高了5．13倍。同时运用代谢流量分析理论,测定出发菌株AS1．495及其突变株AATV341在L-缬氨酸合成阶段的代谢流量,并初步进行比较和分析,发现遗传标记的引入使流量分配发生了重大变化,流量分配朝着有利于L-缬氨酸合成的方向改变。     

柠檬酸钠对L-组氨酸发酵代谢流分布的影响

目的：建立谷氨酸棒杆菌TL1105生物合成L-组氨酸的代谢网络模型,并进行代谢网络计量分析。方法：通过所构建的L-组氨酸代谢网络模型,利用MATLAB软件计算出添加柠檬酸钠和不添加柠檬酸钠发酵中后期代谢网络的代谢流分布。结果：在L-组氨酸分批发酵过程中,在发酵初期未添加柠檬酸钠的条件下流向戊糖磷酸途径（HMP）的代谢流为9.59,合成组氨酸的代谢流为8.91;在发酵初期添加2g/L柠檬酸钠的条件下流向HMP的代谢流为12.74,合成组氨酸的代谢流为9.61。结论：在发酵初期添加柠檬酸钠能够改变L-组氨酸生物合成途径的关键节点6-磷酸葡萄糖、丙酮酸及乙酰辅酶A的代谢流分布,保持糖酵解途径、三羧酸循环与HMP之间代谢流量平衡,有利于提高L-组氨酸生物合成途径的代谢流量,最终使流向组氨酸的代谢流增加了7.86%。     

环境因素对L-异亮氨酸发酵的影响

通过 5L自控发酵罐发酵实验 ,结合发酵过程中菌生长形态的变化 ,对L -异亮氨酸补料分批发酵进行研究 ,研究了环境因素对黄色短杆菌 (Brevibacteriumflavum)TJCN - 1的影响 ,优化出发酵最佳控制条件 ,提出分阶段发酵控制模式 ,对L -异亮氨酸生产有指导意义。     

产生L-异亮氨酸的黄色短杆菌的代谢途径分析

目的:代谢工程要解决的主要问题是改变某些途径中的碳架物质流量或改变碳架物质流在不同途径中的流量分布,其目标就是修饰初级代谢,将碳架物质流导入目的产物的载流途径,以获得产物的最大转化率。方法:利用途径分析方法对黄色短杆菌生产L-异亮氨酸的途径进行了分析。结果:建立了9种基础模型,确定L-异亮氨酸理论最高摩尔产率是1;确定了黄色短杆菌生产L-异亮氨酸的最佳途径的通量分布,并以此为依据进行发酵溶氧控制优化,溶氧分阶段控制发酵生产L-异亮氨酸比溶氧恒定控制方式发酵的产率提高了8.2%。结论:根据途径分析结果,通过改变发酵过程有关参数,可使目的产物产率得到提高。     

L-缬氨酸的发酵工艺研究

目的:以黄色短杆菌XV0505为生产菌株,探讨发酵培养基和发酵控制条件对L-缬氨酸的产量和糖酸转化率的影响。方法:应用单因素实验确定发酵的工艺条件;利用纸层析-色斑洗脱比色法测定发酵液中L-缬氨酸的含量。结果:在最优发酵条件下,通过10L罐流加发酵72h,产酸量可达53.4g/L,糖酸转化率为26.7%,分别比补料分批发酵提高11.9%和3.5%。结论:环境因子和发酵控制工艺对发酵生产L-缬氨酸具有重要影响。     

L-缬氨酸发酵条件的研究

报道了L 缬氨酸高产菌XQ 6(Leu1AHVrα ABhr2 TAhr)摇瓶发酵条件的研究结果。试验结果表明 ,当发酵培养基中葡萄糖、(NH4 ) 2 SO4 、KH2 PO4 、MgSO4 ·H2 O、玉米浆和生物素的最适用量分别为 1 4 %、5 %、0 .1 %、0 .0 5 %、0 .5 %和2 5 μg/L时 ,经发酵培养 72h ,L 缬氨酸积累可达 5 8g/L ,最高为 62g/L。     

维生素对谷氨酸棒杆菌SYPS-062直接发酵合成L-丝氨酸的影响

研究了VB1,生物素,VB6,VB2,叶酸和VB12对一株谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）SYPS-062直接利用糖质原料发酵生产L-丝氨酸的影响,并且初步分析了这几种维生素对菌株SYPS-062发酵积累L-丝氨酸的调控机制。添加一定量的生物素,VB1和VB6表现出对L-丝氨酸积累分别为35%,28%和11%的促进;添加VB2实现了L-丝氨酸和生物量的等幅提高;而叶酸和VB12则通过促进菌株SYPS-062中1C单元循环的效率使L-丝氨酸的积累量分别提高了39%和82%,并且实现了产物转化率（YP/S）及单位细胞产率（YP/X）的显著提高。将六种维生素在其分别的最优浓度下复配,添加在发酵培养基中,结果发现发酵周期有6 h左右的缩短,并且达到的最大生物量及L-丝氨酸的积累分别为11 g/L和9.0 g/L。     

L-谷氨酸补料分批发酵的研究

对谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriuin glutamicum)HCJ46产L-谷氨酸的补料分批发酵条件进行研究.结果表明:最适初糖质量浓度和最佳残糖维持质量浓度分别为100和(10～20)g/L;对发酵控温方式进行研究,确定了最佳温度控制策略为0～8h维持32℃,8～16h维持34℃、16～32h维持36℃,同时发现相对溶氧控制在30%左右时产酸最高.在以上的优化条件下,L-谷氨酸产量从72g/L提高到95g/L,提高了31.9%.     

氧化还原电位对Actinobacillus succinogenes厌氧发酵生产丁二酸的影响

为提高琥珀酸放线菌Actinobacillus succinogenes CGMCC1593厌氧发酵产丁二酸的水平。研究了以葡萄糖为C源,发酵液中不同氧化还原电位（VORP）对A．succirtogenes CGMCC1593生长和代谢产物分布的影响。结果表明：菌体生长和丁二酸积累的较佳VORP分别为-220mV和-270mV;利用代谢流分析法,比较VORP在-220mV和-270mV时发酵对数生长期（8h）和稳定期（20h）的代谢通量分布,以及发酵过程中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）、丙酮酸（Pyr）节点,NADH通量分配的变化,由此得出在VORP为-270mV时,NADH总通量和丁二酸方向代谢通量增幅明显。在发酵过程中,通过降低VORP至-270mV,使丁二酸的产率从70％提高到85％。     

耐温性L-谷氨酸发酵菌种的选育

应用基因组改组技术提高,L-谷氨酸生产菌在高温发酵条件下的谷氨酸产量。以天津短杆菌T6—13变异株SW07-1为原始亲株,分别经紫外线（UV）-硫酸二乙酯（DES）和X射线诱变,获得5株耐温性能略有提高的突变菌株。经2轮基因组改组,获得耐高温（能在44℃生长）的L-谷氨酸菌株F2-50。F2—50在38℃下,摇瓶发酵40h,发酵液中L-谷氨酸浓度比原始出发菌株提高了近41％,在41℃高温下,摇瓶发酵40h,L-谷氨酸浓度比原始出发菌株提高了近2倍。     

L一精氨酸产生菌的选育及其发酵条件的研究

以黄色短杆菌（Brevibacterium flavum)AT174(AHV^r,TA^r)为诱变出发株,经亚硝基胍（NTG）诱变处理,获得一株能够积累大量L－O精氨酸的菌株AG77（AHV^r,TA^r,SG^r)。在20L发酵罐中,以葡萄为碳源,以硫酸铵等为氮源的培养基中培养4d,产酸率可达31.3g/L。     

A dynamic metabolic flux balance based model of fed‐batch fermentation of bordetella pertussis

A mathematical model based on a dynamic metabolic flux balance (DMFB) is developed for a process of fed‐batch fermentation of Bordetella pertussis. The model is based on the maximization of growth rate at each time interval subject to stoichiometric constraints. The model is calibrated and verified with experimental data obtained in two different bioreactor experimental systems. It was found that the model calibration was mostly sensitive to the consumption or production rates of tyrosine and, for high supplementation rates, to the consumption rate of glutamate. Following this calibration the model correctly predicts biomass and by‐products concentrations for different supplementation rates. Comparisons of model predictions to oxygen uptake and carbon emission rates measurements indicate that the TCA cycle is fully functional. © 2013 American Institute of Chemical Engineers Biotechnol. Prog., 29: 520–531, 2013     

Metabolic flux analysis of lactic acid fermentation: effects of pH and lactate ion concentration

A detailed metabolic flux analysis for lactic acid production by Streptococcus lactis has been carried out. A metabolic reaction set was constructed for the metabolism of S. lactis. Fluxes through these reactions were estimated by using accumulation rates of biomass, product and consumption rates of the substrate, which were obtained through experiments. The changes in the flux movement are shown for different pHs and initial lactate concentrations of the medium. The analysis indicated that pH only affected the uptake rates of lactose, whereas lactate ion concentration influenced the movement of flux through the network.