聚γ-谷氨酸高产菌的选育与培养基优化

利用合成培养基为筛选培养基,以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)B6-1为出发菌株,经过三轮紫外线诱变和一轮硫酸二乙酯诱变得到了聚γ-谷氨酸高产突变株枯草芽孢杆菌W003,摇瓶液体发酵的聚γ-谷氨酸产量由出发菌株的10.9 g/L提高到20.5 g/L.单因素实验结果表明,该菌产聚γ-谷氨酸的合适碳源为葡萄糖,氮源为硫酸铵.通过正交实验得到了优化的培养基配方,经36h液体发酵,聚γ-谷氨酸产量可达到45.3 g/L.     

产γ-聚谷氨酸枯草芽胞杆菌菌株的高效诱变及发酵条件优化

以产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)枯草芽胞杆菌菌株SY-ND为出发菌株,采用新型常压室温等离子体技术对其进行诱变以期获得高产菌株,在诱变致死率为80%~98%的条件下,通过检测突变菌株发酵产γ-PGA的量,筛选得到一株高产菌株SY-ND-SFX029。通过正交试验优化得出最佳培养基条件为:蛋白胨8.0g·L-1、蔗糖45.0g·L-1、L-谷氨酸钠35.0g·L-1。依照该条件经过48h发酵,菌株SY-ND-SFX029的γ-PGA产量达35.3g·L-1,比出发菌株SY-ND的γ-PGA产量18.9g·L-1提高86.8%。     

谷氨酸棒杆菌一步法发酵糖质原料生产γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸在食品、化妆品、生物医药等领域具有广泛的应用,目前主要的生产菌株是谷氨酸依赖型菌株,在生产过程中需要添加谷氨酸作为前体,因而生产γ-聚谷氨酸的成本较高。文中主要研究从糖质原料一步法发酵合成γ-聚谷氨酸的生产工艺。首先,从产γ-聚谷氨酸的菌株枯草芽孢杆菌中克隆γ-聚谷氨酸合成酶的基因簇pgs BCA,在谷氨酸棒杆菌模式菌株ATCC13032中进行诱导型和组成型表达,结果显示,仅诱导型表达菌株可以积累γ-聚谷氨酸,产量为1.43 g/L。进一步对诱导条件进行优化,确定诱导时间为2 h,IPTG浓度为0.8 mmol/L,γ-聚谷氨酸产量为1.98g/L。在此基础上,在一株高产谷氨酸的谷氨酸棒杆菌F343中外源表达pgs BCA,对重组菌进行发酵,结果表明,在摇瓶发酵中γ-聚谷氨酸产量达到10.23g/L,在5L发酵罐中产量达到20.08g/L;继而对γ-聚谷氨酸进行分子量测定,结果显示,产自F343重组菌的γ-聚谷氨酸的重均分子量比产自枯草芽孢杆菌的提高34.77%。文中构建了一步法发酵糖质原料生产γ-聚谷氨酸的新途径,同时为开发其潜在应用奠定了基础。     

一株γ-聚谷氨酸合成菌的筛选与鉴定

从土壤中筛选分离获得一株γ-聚谷氨酸合成菌PGS-1,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),在富含谷氨酸和葡萄糖的培养基中可大量合成γ-聚谷氨酸,摇瓶发酵产量达26 g/L,不同于大多文献报道的微生物合成的γ-聚谷氨酸具有较高的分子量,该菌株合成的γ-聚谷氨酸分子量较低(3×105-4×105 kD),分子量分布较窄,可适用于低分子量要求的应用领域,如作为药物的控缓释载体,值得深入开发研究。     

产聚谷氨酸菌株的筛选及菌株发酵液对玉米幼苗抗旱性的作用

聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)作为新型生物保水剂,具有重要的农业应用价值。从纳豆和豆豉样品中分离筛选到2株聚谷氨酸产生菌Y2与P1。经形态、生理生化特征以及16S r RNA序列分析,鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。研究分析聚谷氨酸产生菌发酵液对土壤持水性以及干旱胁迫下玉米抗旱能力的影响。结果表明,Y2和P1菌株发酵液对土壤水分蒸发有明显的减缓效果。与对照相比,施加聚谷氨酸发酵液土壤含水率提高近4%。同时增强玉米幼苗的抗旱性,显著提高了玉米幼苗地上部和地下部生物量。菌株P1的发酵液可使玉米幼苗的地上与地下生物量分别提高40.70%与19.59%。Biolog ECO结果显示,添加菌株Y2和P1的聚谷氨酸发酵液未显著影响土壤中常见微生物群落的代谢多样性和均度。本研究的聚谷氨酸发酵液是一种安全的生物保水剂,可扩大应用于田间生态系统,以增强土壤保水性及植被的抗旱能力。     

高产γ-氨基丁酸酵母菌株的亚硝基胍诱变选育

目的:探讨亚硝基胍诱变选育高产γ-氨基丁酸酵母菌株的方法。方法:使用亚硝基胍对酵母菌株进行诱变;采用含溴甲酚绿的YEPD培养基筛选突变菌,采用薄层层析法和比色法鉴定变异菌株发酵液中的γ-氨基丁酸及其含量;对突变菌株连续继代培养4代,测定各代发酵液中γ-氨基丁酸的含量,鉴定诱变菌株的遗传稳定性。结果:亚硝基胍诱变酵母的最佳浓度为1.0g.L-1,最佳诱变时间为15min;获得了5株突变菌株,菌落呈绿色;薄层层析法鉴定突变菌株都能产γ-氨基丁酸;诱变菌发酵液中的γ-氨基丁酸含量各异,但高于对照,且增长幅度很大;对突变菌株后代遗传稳定性进行了鉴定,结果表明突变菌株4遗传性较稳定。结论:采用1.0g.L-1的亚硝基胍溶液处理酵母菌15min,经筛选鉴定,获得了一株遗传稳定的高产γ-氨基丁酸的酵母菌株。     

一种多聚羟基烷酸产生菌的诱变育种

以野生型自养黄杆菌为出发菌株,经亚硝酸、紫外线、60Coγ射线诱变处理选得三株性状优良的突变株（Uγ－、Uγ－17、Uγ－20）。Uγ－1突变株的菌落形态为菊花形,白色。Uγ-17和Uγ－20突变株的菌落形态均为圆凸光滑型,微黄色。40h的摇瓶发酵结果表明,Uγ－1、Uγ－17、Uγ－20突变株的干细胞产量分别为8．1g／1、11．2g／1、10．5g／1,其产物对干细胞的得率系数（y_p/x）分别为0．74、0．75、0．79。与野生型菌株相比,这些突变株的干细胞产量yp/x分别增加     

γ-聚谷氨酸发酵培养基的Plackett-Burman法优化

以一株γ-聚谷氨酸高产菌——地衣芽孢杆菌GIM-P10为试验菌株,采用逐因子实验法确定γ-聚谷氨酸合成考察因素的参考范围,再采用Plackett-Burman设计法进行培养基的优化,10个实验因子中筛选到四个显著影响因子:柠檬酸、谷氨酸、K2HPO4和MgSO4·7H2O。另外,综合评价实验结果,表明γ-聚谷氨酸的产量与多糖含量呈负向关系,与细胞干重呈正向关系。利用Plackett-Burman设计法发酵产γ-聚谷氨酸可高达21.27g/L,为基础培养基的2倍以上。     

不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成

【背景】不同分子量的γ-聚谷氨酸在农业、化妆品和医药领域具有重要的应用价值,开发不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成工艺已成为研究热点。【目的】在γ-聚谷氨酸生产菌株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) KH2中实现不同分子量γ-聚谷氨酸的合成。【方法】分别克隆表达不同来源的水解酶,包括B.subtilis来源的γ-聚谷氨酸水解酶PgdS和YwtE,以及地衣芽孢杆菌来源的SGH。研究不同来源水解酶对B. subtilis KH2产γ-聚谷氨酸分子量的影响。通过改变水解酶处理条件获得不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成工艺。【结果】PgdS、YwtE和SGH均可降低γ-聚谷氨酸的分子量,其中PgdS水解效果最好,可以将γ-聚谷氨酸分子量由原来的1 600 kDa降低为180 kDa。通过优化PgdS的添加量与添加时间,在B. subtilis KH2中获得了分子量为210–600 kDa的γ-聚谷氨酸。【结论】利用水解酶处理,可以在B. subtilis KH2中实现不同分子量γ-聚谷氨酸的生物合成。该方法反应条件温和、分子量可控区间宽,具有良好的应用前景。     

食品上的应用

<正>一株高产率的L一天冬氨酸生产菌株,是从能够产生谷氨酸的野生菌株,经过几个阶段,即缺乏柠檬酸合成酶的谷氨酸营养缺陷型、能产生10克/升的天冬氨酸的原养型回复突变株和抗S一(2一氨基乙基)一L一半脱氨酸突变株1一231菌株(具有低的丙酮酸激酶活性和高半眺氨酸     

高分子量聚谷氨酸的微生物合成及其发酵过程的研究

目的：以枯草芽孢杆菌纳豆亚种为出发菌株,考察不同碳氮源及NaCl浓度、谷氨酸、种龄、接种量对微生物发酵产1-聚谷氨酸的影响,以提高γ-聚谷氨酸的产量。方法：该菌菌种活化后,接入种子培养基,于37℃、200r／min震荡培养18h,然后按2％接种量接入不同发酵培养基进行发酵培养。γ-聚谷氨酸分离纯化后,根据其产量筛选最适发酵培养基组成及发酵条件,并对产物进行分析测定。结果：①最佳碳氮源分别为葡萄糖、蛋白胨,NaCl浓度为30g／L、种龄15h、接种量3％,且需在培养基中添加谷氨酸。②该菌株在最适条件下发酵56h时,γ-聚谷氨酸产量达32．7g／L,凝胶渗透色谱分析其相对分子质量为426kDa,呈多分子质量聚集体形式。③γ-聚谷氨酸的合成与菌体生长并非完全同步。结论：γ-聚谷氨酸作为一种天然的、可生物降解的、对环境和人体无害的多聚物,可由微生物发酵合成,且在此适宜条件下产量较高。     

添加物对枯草芽胞杆菌γ-聚谷氨酸合成代谢的影响

在枯草芽孢杆菌HCUL-B115代谢网络和发酵特性研究的基础上,通过添加适量的氨基酸、有机酸和维生素对聚γ谷氨酸(γPGA)发酵进行合成代谢进行研究。结果发现,大部分添加物对聚γ谷氨酸的积累都有一定的影响,特别是L谷氨酸、L苯丙氨酸、L精氨酸、L天冬氨酸、L缬氨酸、延胡索酸、草酸、丙二酸、烟酸、维生素B6和抗坏血酸等添加物对菌株HCUL-B115合成聚γ谷氨酸有明显促进作用,添加后产率比不添加任何物质提高20%左右。从代谢层面上分析,这些添加物除了促进菌体自身生长之外,同时防止了菌体对各添加物的过量合成,强化了菌株HCUL-B115合成聚γ谷氨酸的代谢途径。     

A newly isolated Bacillus siamensis SB1001 for mass production of poly-γ-glutamic acid

Poly-γ-glutamic acid (γ-PGA) is a retaining agent; it has applications in the food, medicine, agriculture, cosmetics and wastewater treatment industries. Most of the γ-PGA producing strains belong to the genus Bacillus. This study reports on a novel γ-PGA producing species. Bacillus siamensis SB1001 was screened and isolated from organically cultivated soybeans exhibiting a high γ-PGA producing ability. The fermentation medium and culture parameters for γ-PGA production by Bacillus siamensis SB1001 were optimized by statistical methods. The sucrose, l-glutamic acid and dipotassium phosphate in the medium were shown to be the significant factors of the γ-PGA production, and the optimum medium obtained consisted of the following: 106.86 g/L sucrose, 69.84 g/L l-glutamic acid and 2.39 g/L dipotassium phosphate. Using the optimized medium, 25.22 g/L γ-PGA were produced with a productivity of 1.05 g/L/h. The γ-PGA obtained had a molecular weight of 7.9 × 10⁵ Da and a polydispersity index of 2.34, and the ratio of d-/L-glutamic acid was 89.71%:10.29%. To the best of our knowledge, this is the first report of γ-PGA production by B. siamensis strain. B. siamensis SB1001 has great potential as an industrial γ-PGA producer.     

γ-聚谷氨酸的性质与生产方法

介绍了γ-聚谷氨酸的结构、理化性质及其用途。从国内外生产γ-聚谷氨酸的方法着手,综述了不同的合成方法以及各自的优缺点,重点介绍了微生物法合成γ-聚谷氨酸的途径,对新方法进行了展望。     

Optimization of γ-polyglutamic acid synthesis using response surface methodology of a newly isolated glutamate dependent <Emphasis Type="Italic">Bacillus velezensis</Emphasis> Z3

A new glutamate-dependent γ-polyglutamic acid (γ-PGA) producer Z3 isolated from soil samples in Daxinganling forest region of China was identified, and its optimal medium components were investigated using response surface methodology. Strain Z3 was identified as Bacillus velezensis by physiology and biochemistry and 16S rDNA sequence analysis. This is the first report of glutamate-dependent B. velezensis with the ability to synthesize γ-PGA. Then, the optimum γ-PGA yield (5.58 g/L) was achieved with glutamate 86 g/L, glucose 36 g/L, yeast extract powder 5.5 g/L, and NaH₂PO₄ 7.5 g/L. Furthermore, activities of enzymes participating in glutamate synthesis were assessed, and the results showed that lower ketoglutaric dehydrogenase activity (KGDH) and higher glutamate dehydrogenase activity (GDH) resulted in higher γ-PGA yield. Identification of glutamate-dependent γ-PGA producer named B. velezensis Z3 enriches microbiological resources with γ-PGA-producing capacity. B. velezensis optimization of nutrients and analysis of enzymes activities will not only help to increase γ-PGA productivity but also to understand the γ-PGA synthesis mechanism in B. velezensis Z3.     

Structure of the Hydrolyzed Product (F-2) Released from γ-Polyglutamic Acid by γ-Glutamyl Hydrolase YwtD of Bacillus subtilis

The structure of the hydrolyzed product (F-2) with a molecular mass of about 2 kDa released from γ-polyglutamic acid by the γ-glutamyl hydrolase YwtD of Bacillus subtilis was analyzed. The results showed that F-2 is an optically heterogeneous polymer consisting of D- and L-glutamic acid in an 80:20 ratio with D-glutamic acid on both the N- and C-terminal sides, suggesting that YwtD is an enzyme that cleaves the γ-glutamyl bond between D- and D-glutamic acid recognizing adjacent L-glutamic acid toward the N-terminal region.     

产γ-谷氨基甲酰胺合成酶菌株的筛选及产酶条件研究

以假单胞菌(Pseudomonas sp.)为出发菌株,通过紫外诱变筛选得到一株γ-谷氨基甲酰胺合成酶高产菌株UV-19,其酶活提高32.54%。以突变株UV-19为供试菌株,对γ-谷氨基甲酰胺合成酶的发酵条件进行优化。首先利用Plackett-Burman设计筛选出影响较大的4个因素:葡萄糖、蛋白胨、起始pH值、装液量。在此基础上再利用CCD响应面分析法进行优化,得到最佳产酶培养条件为(g/L):葡萄糖15、蛋白胨12、NaCl 5.0、MgSO4.7H2O 0.2、K2HPO4.3H2O 0.5、甲胺盐酸盐1.0g/L、起始pH值6.5、装液量72mL/250mL。该优化条件下进行产酶培养,假单胞菌发酵产γ-谷氨基甲酰胺合成酶酶活力可达32.68U/mL。     

卷枝毛霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的高效表达

为获得产高γ 亚麻酸的酿酒酵母工程菌株,应用RT PCR技术,从卷枝毛霉中扩增出△6 脂肪酸脱氢酶 基因,亚克隆到大肠杆菌和酿酒酵母的穿梭表达载体pYES2.0,在大肠杆菌中筛选到含有目的基因的重组质粒 pYES412,用醋酸锂方法转化到酿酒酵母缺陷型菌株INVScI中,在SC ura合成培养基中筛选到转化酵母,在合适 的培养基及培养条件下,加入外源底物亚油酸,经半乳糖诱导后,收集菌体,通过气相色谱对转化酵母进行脂肪酸 色谱分析,结果表明:γ 亚麻酸占总脂肪的50.07%。迄今为止,这是国内外△6 脂肪酸脱氢酶基因在酿酒酵母表 达量最高的报道。