利用木霉与根霉两步发酵秸秆制备L-乳酸研究

以秸秆为原料进行生物转化大量制备有机酸意义重大.在秸秆汽爆法预处理的基础上,以绿色木霉为菌种转化制备秸秆糖,对降解单糖接种米根霉进行二次发酵制备L-乳酸.试验结果表明,第一步绿色木霉固态培养制备纤维素酶时,控温30℃、通气0.12L/(L.min)、发酵40h后制备干曲,后按10g干曲/L汽爆液的配比进行55℃酶解36h,五、六碳糖累积浓度达到86g/L.第二步米根霉发酵时,控制温度32℃、通气0.4L/(L·min)、转速450r/min,发酵48h,最终产L-乳酸累积浓度为81.6g/L.秸秆制备L-乳酸的两步发酵法发酵工艺具有推广价值.     

寄生曲霉CICC40365利用木糖产L-苹果酸的发酵条件优化

【目的】为提高L-苹果酸产量及木糖利用率,以寄生曲霉(Aspergillus parasiticus CICC40365)为菌种,木糖为碳源,对其发酵工艺及木糖代谢途径进行初步研究。【方法】采用单因素试验和响应曲面法(Box-Behnken设计)对培养基和发酵条件进行优化。【结果】获得最佳培养基配方为:木糖100.0 g/L、硫酸铵2.0 g/L、酵母浸粉3.0 g/L、硫酸镁0.20 g/L、硫酸锰0.15 g/L、硫酸亚铁0.08 g/L、碳酸钙80.00 g/L,L-苹果酸的产量为53.58 g/L,较优化前提高40.5%。发酵条件较好组合为:接种量为8%(体积比)、摇瓶装液量60 mL/250 mL、发酵温度32°C、摇床转速170 r/min、发酵周期8 d,L-苹果酸的产量为55.47 g/L。Mg2+、Mn2+对木糖代谢中相关酶的影响研究结果表明,木酮糖激酶在该菌株代谢木糖过程中起着重要作用。【结论】寄生曲霉CICC40365能够较好地利用木糖发酵产L-苹果酸,其产量及木糖的利用效率均得到提高。     

基于代谢通量分析的琥珀酸放线杆菌高产选育研究

在对产琥珀酸放线杆菌代谢分析的基础上选育出高产突变株对琥珀酸的工业生物转化有重要意义.在矩阵分析代谢通量基础上,围绕柔性节点下的副产物乙酸及乙醇的降低分别实施软X诱变及定点突变选育,并对比分析了突变株与出发株相关酶活及基因序列变化.针对出发株的流量分析显示产物琥珀酸的代谢通量为1.78(mmol/g/h),主要副产物乙酸与乙醇的代谢通量分别为(0.60mmol/g/h)和(1.04 mmol/g/h),并发现乙醇代谢加剧了琥珀酸合成中的H电子供体的不足;筛选出的氟乙酸抗性突变株S.JST1的乙酸代谢通量降低了96%,为0.024(mmol/g/h),酶活检测表明磷酸乙酰转移酶(Pta)的酶比活力从602降低到74,进一步的序列对比分析发现pta突变基因中产生了一个突变位点:adh定点复合突变株S.JST2的乙醇代谢通量降低了98%,为0.020(mmol/g/h),酶活检测表明Adh的酶比活力从585降低到62.最终突变株S.JST2琥珀酸累积产量达65.7 g/L.围绕产琥珀酸放线杆菌Pta及Adh酶活的降低实施定向选育,在降低副产物流量的同时,有助于改善细胞H供体代谢平衡进而提高琥珀酸的流量.所获突变株具有工业应用潜力.     

琥珀酸产生菌的快速选育

以牛瘤胃内容物为菌源,在高浓度CO2下向培养基额外添加莫能菌素和富马酸钠实现选择性富集培养.溴甲酚绿中性平板变色圈作为筛选标记,以变色区域大小初步筛选得到500株产酸菌株.结合TLC法快速地确定了其中含有28株产琥珀酸菌株.在HPLC和HPCE对发酵液检测的对比过程中优选HPCE法,检测发酵液得到6株优良菌株,其中发现15号菌株琥珀酸产量达11.5g/L,有较少的甲酸和乙酸产生.验证试验表明:该方法对牛瘤胃中的琥珀酸产生菌可以实现快速、有效的分离筛选,具有很好的重现性.     

潮霉素B抗性为选择标记的整合型表达载体的构建及在米根霉中的遗传转化

为了建立适合米根霉的遗传转化体系,应用重叠延伸PCR的方法构建了以潮霉素B抗性为选择标记的单交换整合型表达载体p BS-hygro-ldh A;分别采用PEG/Ca Cl2介导的原生质体转化、原生质体电转化及萌发孢子电转化的方法将表达载体p BS-hygro-ldh A转化入米根霉AS 3.819菌株中,并研究了菌丝酶解时间、孢子萌发时间以及电转化电场强度对于转化效率的影响;通过荧光定量PCR(q PCR)对米根霉转化子基因组中质粒整合拷贝数进行了检测,并研究了其对米根霉转化子抗性稳定性的影响。实验结果表明成功获得整合了表达载体p BS-hygro-ldh A的米根霉转化子。菌丝酶解140 min产生的原生质体其再生率和转化率最高,原生质体电转化最佳电场强度为13 k V/cm,孢子萌发2.5 h转化率最高,萌发孢子电转化最佳电场强度为14 k V/cm。萌发孢子电转化方法转化率要高于原生质体转化的方法。荧光定量PCR检测结果表明,在一定范围内,高质粒整合拷贝数的米根霉转化子比较稳定。研究建立了用于工业米根霉菌株的遗传转化体系,为米根霉代谢调控研究以及菌种改造工作提供了基础与支持。     

米根霉乙醇脱氢酶(ADH)突变菌株的诱变选育

米根霉发酵生产L-乳酸过程中,由于丙酮酸在丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶(ADH)催化下生成乙醇,使得丙酮酸向乳酸转化的流量减少。采用亚硝基胍(NTG)诱变米根霉AS3．3462孢子液,诱变剂量为0．15 mg/ mL时,致死率为70%～80%。在含丙烯醇的YPD筛选培养基上筛选获得两株ADH活力降低的突变株mut-1和mut-2,检测突变株mut-1和mut-2的最大ADH活力分别为35．67和43．09U/mL,是原始菌株的41．63%和50．29%。发酵72h后,原始菌株的乙醇与乳酸浓度分别为28．9g/L和40．31g/L,而mut-1和mut-2突变株的乙醇产量分别为4．87g/L和6．56g/L,乳酸产量为54．45g/L和44．07g/L。在相同的发酵条件下,米根霉ADH突变株mut-1和mut-2对还原糖的利用速率高于出发菌株,其生物量积累亦高于出发菌株。     

一株丁二酸产生菌的选育及代谢分析

[目的]了解细胞代谢过程,并最终选育出高产突变株,对丁二酸的工业生物转化有重要意义.[方法]在菌株生化及分子鉴定基础上,讨论了菌株的代谢途径,便于实施有针对性的诱变选育,利用矩阵计算了流量分布以及用扰动法分析了代谢节点.[结果]菌株S.JST经鉴定为产丁二酸放线杆菌,酶活检测表明磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、苹果酸脱氢酶在丁二酸代谢过程中具有较高酶活,出发株的流量分布显示副产物乙醇的流量仅次于丁二酸的流量,选育获得的突变株乙醇脱氧酶酶活显著降低,丁二酸与乙醇的流量分别有34%升高与93%的降低,序列分析发现突变株的乙醇脱氢酶酶基因中存在一个突变位点,且生物信息学表明该位点编码的氨基酸序列与该酶的NADH连接活性有联系.[结论]对产丁二酸放线杆菌采用定向选育的方法能够有效改善细胞代谢,并最终提高丁二酸产量.     

戴尔根霉发酵麸皮酶解液制备富马酸的研究

拟通过根霉菌发酵小麦麸皮纤维质实现其高效生物转化制备富马酸的目标。在单因素试验研究基础上,对发酵工艺进行响应曲面法优化,并开展代谢机理初步探索。通过单因素试验确定了酵母浸粉、硫酸镁及硫酸锰质量浓度为主要影响因素,响应曲面研究结果显示:当发酵水解液总糖浓度80.0g/L、硫酸铵2.00g/L、酵母浸粉0.29g/L、硫酸镁0.26g/L、硫酸锰0.07g/L、硫酸亚铁0.05g/L时,富马酸产量最高,其值为27.423g/L。对戴尔根霉Rhizopus delemar CICC41341的木糖代谢途径的初步分析结果表明木酮糖激酶为该菌株木糖代谢的关键限速酶。论文研究结果可为纤维质糖液工业发酵制备平台有机酸提供一定支持。