ε-聚赖氨酸高产菌选育与发酵性能评价

【目的】选育ε-聚赖氨酸(ε-PL)高产菌,并探究不同碳源对其发酵性能的影响。【方法】借助基因组重排和核糖体工程两种育种手段强化ε-PL产生菌的合成能力,并利用p H冲击工艺评价不同碳源对ε-PL发酵的影响。【结果】经过4轮基因组重排和4轮核糖体工程连续选育,获得1株高产突变株Streptomyces albulus GS114,其摇瓶ε-PL产量达到3.0 g/L,较出发菌提高了1.7倍。该改造菌株在5 L发酵罐中分别以葡萄糖和甘油为碳源进行192 h的补料-分批发酵时,ε-PL发酵产量分别达到了43.4 g/L和45.7 g/L,较出发菌提高了11.0%和14.9%,而菌体量分别减少了24.0%和33.2%,ε-PL得率提高了34.2%和30.7%。【结论】基因组重排结合核糖体工程育种是一种有效的ε-PL高产菌选育手段,研究结果将为ε-PL高产菌改造和工业生产碳源选择提供直接指导。     

Genome shuffling筛选ε-聚赖氨酸高产菌及其对代谢流量分配的影响

【目的】从代谢流量分配的角度,探讨Genome shuffling导致链霉菌ε-聚赖氨酸合成量提升的原因。【方法】从葡萄糖耐受型的亲本菌株Streptomyces sp.AS32和ε-聚赖氨酸耐受型的亲本菌株Streptomyces albulus F15出发,进行三轮Genome shuffling,筛选得到ε-聚赖氨酸产量提高的链霉菌株Streptomyces sp.AF3-44,采用通量分析方法构建链霉菌ε-聚赖氨酸合成代谢网络,并对上述3株菌的代谢通量进行比较。【结果】AF3-44的ε-聚赖氨酸摇瓶产量为3.1 g/L,较AS32和F15分别提高了34%和29%。3株菌株中AS32三羧酸循环(TCA)的代谢通量最高;F15磷酸戊糖途径(PPP)代谢通量最高;AF3-44流向赖氨酸合成前体天冬氨酸以及ε-聚赖氨酸的通量最高,TCA和PPP通量位于两亲本菌株的中间水平,其中TCA中流向异柠檬酸的通量分别为AS32和F15的77%和116%,PPP中流向5-磷酸核酮糖的通量分别为AS32和F15的149%和92%。【结论】Genome shuffling导致了代谢流的重新分布,流向前体赖氨酸和ε-聚赖氨酸通量的增加,以及PPP和TCA通量配比的改变是链霉菌ε-聚赖氨酸合成量增加的重要因素。     

ε-聚赖氨酸发酵过程污染微生物的分离与鉴定

【目的】研究ε-聚赖氨酸发酵过程中污染微生物的种类。【方法】采用稀释涂布法、划线法、环境胁迫法和液体营养富集法等对污染样本进行微生物的分离与纯化,通过菌落形态和显微观察,再结合16S rRNA基因序列分析,确定分离菌株的系统发育地位,并对分离菌株的ε-聚赖氨酸耐受性进行考察。【结果】液体营养富集法实现了污染微生物的分离,通过16S rRNA基因序列分析鉴定其为一株Acinetobacter bereziniae,并证实该菌能在高浓度ε-聚赖氨酸条件下生长。【结论】Acinetobacter bereziniae是ε-聚赖氨酸发酵过程中的主要污染微生物,这为后期发酵污染防治提供了一定的指导作用。     

填充床反应器中酶法连续合成甘油二酯的研究

近年来,1,3-甘油二酯(DAG)由于其广泛用途及健康作用日益受到人们的重视。报道了一种无溶剂条件下填充床反应器中连续酶促合成1,3-DAG的方法。研究了填充柱的长径比、进料体积流速、温度、底物摩尔比对酯化率和1,3-DAG产量的影响。结果表明固定化酶填充柱长径比7.8,亚油酸、甘油摩尔比1∶2 ,进料速度1.2mL/min ,65℃条件下酯化反应可实现脂肪酸酯化率、1,3-DAG纯度及生产效率的统一。填充床反应器中固定化酶连续催化酯化反应的一个主要问题即体系水分清除困难。实验研究了采用过量甘油吸附脱水的可行性,亚油酸、甘油摩尔比为1∶2时,可明显改善固定化酶的稳定性,增加LipozymeRMIM的使用寿命。连续运行10d ,残余酶活仍保持在80 %以上,而对照组则仅为52%。     

燃料乙醇制造的“零能耗零污染”趋势

酒精蒸馏废液有充足的非淀粉生物质可供沼气转化,沼液营养丰富可作酵母发酵工艺用水。通过酒精高浓度发酵、沼气高效转化、沼气热电联产、差压蒸馏、环形过程工艺等产能、节能、无废技术的研发和集成,将最终完成木薯原料燃料酒精制造向“零能耗、零污染”生产技术的转型。     

一株转化淀粉或麦芽寡糖生成海藻糖的菌株D-97鉴定

由东北大田采集的土样中筛选到菌株D 97,该菌株胞内酶可以利用淀粉或麦芽寡糖合成海藻糖。通过生理、形态、结构特征分析及 1 6SrDNA基因全序列与参比菌株的序列比较 ,菌株D 97与食尼古丁节杆菌的 1 6SrDNA序列同源性高达 97 98% ,故将该菌株命名为食尼古丁节杆菌D 97(ArthrobacternicotinovorusD 97)。我们还将D 97菌株与日本林原公司的海藻糖生产菌———节杆菌Q36的有关生理生化特征进行了比较。     

阿拉伯糖苷酶的研究进展

半纤维素是一类取之不尽而又亟待开发利用的碳水化合物。阿拉伯糖苷酶是降解从而利用半纤维素的一个重要酶 ,有关阿拉伯糖苷酶及其基因的研究在国际上得到了广泛而深入的开展。主要就阿拉伯糖苷酶的分类、特性、基因克隆表达及其应用作一综述。     

ε-聚赖氨酸高产改造菌发酵过程分析与工艺改进

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是我国新近批准的一种天然食品防腐剂,由链霉菌好氧发酵制备而来。通过传统育种手段强化产生菌ε-PL合成能力是提高其发酵水平的重要途径,然而高产改造菌与出发菌株发生的生理改变却很少被关注。本研究从培养特征,营养需求和发酵过程参数等方面进行比较与分析,发现高产菌株Streptomyces albulus GS114具有需氧量小、菌体量低、ε-PL产量高、单位菌体ε-PL合成能力强、转化率高等特点。为了进一步提高S.albulus GS114的ε-PL产量,通过提高pH冲击策略中预培养p H增加其菌体量,实现ε-PL产量达到53.49 g/L,较优化前提高了11.9%。研究结果将为ε-PL工业化生产奠定基础。     

燃料乙醇制造的“零能耗零污染”趋势

酒精蒸馏废液有充足的非淀粉生物质可供沼气转化,沼液营养丰富可作酵母发酵工艺用水。通过酒精高浓度发酵、沼气高效转化、沼气热电联产、差压蒸馏、环形过程工艺等产能、节能、无废技术的研发和集成,将最终完成木薯原料燃料酒精制造向“零能耗、零污染”生产技术的转型。     

Pseudomonas putida S1海藻糖合成酶基因在大肠杆菌中的克隆表达

利用PCR和TA克隆方法扩增和克隆得到了恶臭假单胞菌Pseudomonas putida S1的海藻糖合成酶基因treS.对其进行序列分析表明,其编码区含有2067bp,编码含688个氨基酸残基的蛋白质,其核苷酸序列和蛋白质序列与来源于其它假单胞菌属细菌的海藻糖合成酶的序列表现出了较高同源性.将该基因序列与表达载体pQE30T连接,构建重组质粒pQE30T-TS,并将其转化至E.coli M15菌株中.重组菌株经诱导表达后SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果显示有明显的分子量约77.5kD的特异蛋白条带出现.经测定酶活力达19U/mL,约是原始菌株P.putida S1的50倍.