表皮短杆菌ZJB-07021产R-酰胺酶培养条件的优化

采用响应面分析法(RSM)对R-酰胺酶产生菌Brevibacterium epidermidis ZJB-07021的发酵培养基进行了优化.首先运用了单因子试验筛选出了发酵培养的最佳pH与温度,在此基础上采用Plackett-Burman(PB)设计法,对 8 种影响产酶的因素进行评价,实验结果表明,葡萄糖、酵母粉与乙酰胺含量对菌株产酰胺酶的活力具有显著的影响.通过旋转中心组合实验考察了葡萄糖、酵母粉和乙酰胺这三个主要因素对菌株所产酰胺酶活力的影响.发酵培养基优化结果为葡萄糖 17.00 g/L,酵母粉 15.74 g/L,乙酰胺 7.05 g/L,采用优化后的发酵培养条件进行摇瓶发酵培养,酰胺酶的酶活达到 72.14 U/L,比优化前的初始发酵培养条件下的酶活提高了73.3%.     

Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909麦芽寡糖基海藻糖合成酶在Bacillus subtilis中的重组表达和发酵优化

为实现Sulfolobus acidocaldarius ATCC 33909来源的麦芽寡糖基海藻糖合成酶(MTSase)基因tre Y在枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中的重组表达,以质粒p ET-24a(+)-tre Y为模板PCR扩增得到目的基因,并与表达载体pHY300PLK连接,转入表达宿主Bacillus subtilis CCTCC M 2016536中,重组菌在TB培养基中培养48 h后MTSase酶活达到17.5 U/m L;在此基础上对重组菌发酵条件进行优化,通过单因素实验(氮源种类、氮源复配、氮源浓度、碳源种类、葡萄糖浓度、初始pH、诱导温度)和正交实验(氮源浓度、葡萄糖浓度、初始pH、诱导温度)确定其摇瓶发酵产酶的最适培养基和培养条件为:氮源(工业蛋白胨∶棉籽粉=3∶1)48.0 g/L、葡萄糖为10.0 g/L、培养基初始pH为7.0,最适培养温度为30℃;在此条件下,MTSase的酶活可达41.5 U/m L,是优化前的2.4倍。     

粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)纤维素酶液体发酵培养基的优化

粗糙脉孢菌是天然纤维素降解真菌,具有产纤维素酶能力,国内外对其纤维素降解机理和发酵产酶有一定的研究,但对其产酶的条件优化研究得不多,其产酶潜力需要进一步挖掘。以粗糙脉孢菌基因组测序菌株FGSC 2489为对象,采用响应面分析法对Neurospora crassa摇瓶发酵产纤维素酶进行培养基优化。采用Plackett-Burman(PB)实验设计考察发酵培养基中关键参数对产酶条件的影响,进而采用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,并结合中心组合实验(central composite design,CCD)和响应面分析法对两个显著因素进行分析。PB实验结果显示:Peptone、Yeast extract对产纤维素酶有显著影响。通过响应面分析得到一元二次方程,对方程求解得到Peptone 7.27g/L、Yeast extract 5.51g/L。采用该优化培养基,最大纤维素酶活可达1.27FPU/ml,较优化前提高了2.03倍;CMC酶活14.15IU/ml,比优化前提高1.88倍;木聚糖酶活24.13IU/ml,比优化前提高1.86倍;葡萄糖苷酶酶活1.22IU/ml比优化前提高2.08倍。     

响应面法优化荷叶离褶伞菌丝体产漆酶条件

为了对荷叶离褶伞产漆酶条件进行优化,在单因素实验基础上,通过最陡爬坡实验(PB)对培养基8因素进行筛选,获得影响产漆酶的3个显著性因素:葡萄糖,pH和KH₂PO₄;通过中心组合(CCD)设计及响应面分析确定了最优发酵条件:葡萄糖20.09g/L,酪蛋白1.5g/L,酵母提取物1.5g/L,MgSO₄ 3g/L,CuSO₄ 3.75mg/L,KH₂PO₄ 3.97g/L,pH 4.98,VB₁ 0.1g/L,愈创木酚12mg/L,该条件下,漆酶酶活为829.83U/mL,较未优化对照提高46.6%.     

响应面法优化热带假丝酵母104菌株产羰基还原酶发酵培养基

通过菌种优选得到产高选择性羰基还原酶的热带假丝酵母(Candida tropicalis)104菌株,可不对称还原1-(3,5-二三氟甲基)苯基乙酮生成(S)-1-(3,5-二三氟甲基)苯基乙醇,对映体过量值>99.9%。采用部分因子实验设计考察发酵培养基中各组分对产酶的影响,结果表明,酵母粉、葡萄糖和NH4Cl浓度对产酶影响显著。继而采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并结合中心组合实验和响应面对3个显著性因素进行分析,得到优化的发酵培养基组成:葡萄糖47.14g/L,酵母粉13.25g/L,NH4Cl2.71g/L,MgSO4·7H2O0.4g/L,KH2PO41g/L和K2HPO41g/L。采用该优化培养基,供试菌株的羰基还原酶活力达851.13U/L,较优化前提高了65.2%。     

甘蔗渣固态发酵产纤维素酶

以甘蔗渣和麸皮混合作为固态发酵产酶培养基,采用单因素优化实验对里氏木霉固态发酵产纤维素酶进行优化。结果表明,在50 m L体系培养基中,在底物绝干原料5.2 g、甘蔗渣与麸皮质量比7∶3、氮源((NH4)2SO4)7.5 g/L、产酶诱导物1.6 g/L、表面活性剂(聚乙二醇PEG6000)0.1 g、发酵起始p H 4.4、培养基中里氏木霉孢子接入量5×105个的条件下,温度30℃时发酵120 h,里氏木霉固态发酵产纤维素酶的酶活达76.39 IU/g,是起始优化前20.29 IU/g的3.76倍。     

重组Bacillus subtilis产B.stearothermophilus环糊精葡萄糖基转移酶的发酵优化

利用本研究室已构建的重组菌Bacillus subtilis/pBSMuL3-α/β-CGTase对产B.stearothermophilus环糊精葡萄糖基转移酶的发酵产酶进行了优化,考察了培养基中重要成分:碳源、有机氮源、无机氮源、有机与无机氮源质量比、碳源与氮质量比、金属离子种类等单因素对该重组菌产α/β-CGTase的影响,并采用正交实验对发酵培养基进行优化,对优化结果分析可知,重组菌B.subtilis/pBSMuL3-α/β-CGTase发酵产α/β-CGTase的最优培养基成本为:葡萄糖5 g/L,氮源(鱼骨蛋白胨∶NH4Cl=3∶1)25 g/L,1 mmol/L Mg^2+。在最优条件下发酵培养,α/β-CGTase的酶活由原来TB发酵培养基的9.20 U/mL提高至20.32 U/mL,是优化前酶活的2.2倍,为α/β-环糊精葡萄糖基转移酶的工业应用提供了理论支持。     

工业纤维素诱导里氏木霉RUT C-30产葡聚糖酶的条件

为了研究工业纤维素诱导里氏木霉RUT C-30产葡聚糖酶的最佳条件,根据单因素实验结果,以工业纤维素、(NH4)2SO4和生物素为实验因素,滤纸酶活为响应值,进行中心组合设计,建立一个二次多项式数学模型,进行响应面优化,寻找最优产酶结果.经过优化,选出工业纤维素、(NH4)2SO4和生物素的添加量分别为39.485 g/L、6.232 g/L和249.872 μg/L,最高的滤纸比酶活为6.298 U/mL,实验验证,滤纸比酶活为6.118 U/mL,与预测值相差了2.86%.     

谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-瓜氨酸及发酵条件优化

以代谢控制发酵理论为指导,重点对C.glutamicum 366菌株进行摇瓶发酵条件的优化。应用响应面法优化发酵培养基的配比,优化后的发酵培养基:葡萄糖63.33 g/L、精氨酸196.96 mg/L、(NH4)2SO445.79 g/L、生物素35.72μg/L、K2HPO4·3H2O 1.0 g/L、KH2PO41.0 g/L、Mg SO4·7H2O、0.25 g/L、Mn SO4·H2O 0.02 g/L、Fe SO4·7H2O 0.02g/L、Zn Cl21 mg/L、Cu SO40.2 mg/L、VB1200μg/L、Ca CO330 g/L。摇瓶发酵培养条件:温度30℃、摇床转速200r/min、初始p H 7.0。在此发酵条件下,菌株进行摇瓶发酵72 h,产L-瓜氨酸14.96 g/L,相比优化之前提高了75.8%。     

重组大肠杆菌产Streptomyces sp. FA1来源木聚糖酶的摇瓶发酵优化

为了实现来源于Streptomyces sp. FA1的木聚糖酶的高效胞外分泌表达,对E.coli BL21(DE3)/pET20b(+)/coe/xynA基因工程菌的发酵产酶诱导条件进行优化,获得最优的诱导条件为25 ℃发酵6 h后添加终浓度为0.4 mmol/L的IPTG。在此基础上对发酵培养基进一步优化,得到最优培养基成分为:甘油11 g/L,酵母粉24 g/L,蛋白胨8 g/L,磷酸盐浓度89 mmol/L,镁离子4 mmol/L。最终酶活达到780.2 U/ml,为未优化前的2.2倍,是目前大肠杆菌摇瓶发酵产木聚糖酶的最高表达水平,为实现该酶的工业化生产奠定基础。     

大肠杆菌AFP111利用玉米粉全水解液厌氧发酵合成丁二酸

利用双酶法制得的玉米粉糖液及制糖过程中玉米糖渣酶解后含氮水解液作为发酵培养基,考察在不添加其他营养物质条件下大肠杆菌(E.coli)AFP111专一厌氧发酵产丁二酸的可能性。结果表明:E.coli AFP111厌氧发酵48 h后,丁二酸质量浓度达到15.24 g/L,丁二酸的得率为0.76 g/g。与在LB培养基中发酵相比,产量提高了14.41%。对关键酶酶活和辅因子NAD(H)含量的测定结果显示,能利用玉米粉全水解液的苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶(PPC)、PEP羧化激酶(PCK)酶活及辅因子NAD(H)含量分别为0.88 U、0.29 U、0.31 U和15.09μmol/g,均比LB培养基中关键酶酶活和辅因子NAD(H)含量高。由此推测,玉米粉全水解液中关键生长因子(D-生物素、VB1和烟酸)的含量影响了关键酶酶活和辅因子NAD(H)的含量,从而影响丁二酸的产量。在5 L罐中厌氧发酵120 h,利用玉米粉全水解液,丁二酸的得率为0.84 g/g,比利用LB培养基发酵得到的丁二酸得率提高了21.74%。     

葡萄糖酸钙对L-组氨酸发酵的影响及条件优化

目的：提高L-组氨酸的产量并且得出最佳发酵条件。方法：在L-组氨酸的摇瓶发酵实验中,加入20g/L的葡萄糖酸钙,对发酵条件进行优化。结果：L-组氨酸的产量大幅度提高,产酸量由3.00g/L提高到7.50g/L。条件优化后L-组氨酸的产量提高到9.30g/L。结论：发酵培养基中20g/L的葡萄糖酸钙的加入能够诱导葡萄糖酸激酶生成,大幅度提高其比活,增大磷酸戊糖（HMP）途径的通量。有利于L-组氨酸的合成、菌体的生长。     

响应面法优化链霉菌S10A09发酵产纤维素酶条件

在筛选纤维素酶活菌株时,发现一株放线菌链霉菌属S10A09具有较高的纤维素酶活力。为了获得高酶活纤维素酶,将Plackett-Burman(PB)筛选和中心组合设计(CCD)以及响应面分析法相结合,考察影响链霉菌属S10A09发酵生产滤纸酶的发酵条件。Plackett-Burman结果表明,羧甲基纤维素钠(CMC-Na)和(NH_4)_2SO_4是影响S10A09发酵产纤维素酶活高低的主要因素。CCD实验优化后产酶最优发酵培养基(g/L)为CMC-Na 2.57、(NH_4)_2SO_411.31、KH_2PO_4 0.2、MgSO_41、FeSO_40.01。优化后,滤纸酶活(FPA)达到125.96 U/mL,接近优化前的3倍。     

产紫青霉中β-葡萄糖醛酸苷酶的诱导表达

针对产紫青霉(Penicillium purpurogenum)Li-3发酵生产β-葡萄糖醛酸苷酶存在的碳代谢阻遏现象,研究β-葡萄糖醛酸苷酶的高效诱导表达策略。在发酵条件优化的基础上,建立了新的产酶诱导工艺:葡萄糖的初始质量浓度5 g/L,在葡萄糖耗尽时加入20%诱导剂(10 g/L GL+1.2%Tween80)进行诱导,每24 h添加1次诱导剂,诱导72 h后立即转到40℃摇床发酵48 h。采用该工艺进行发酵,菌体出现了"二次生长"现象,比酶活从647.99 U/mL提高至2 356 U/mL,提高了近3倍。     

戊糖乳杆菌发酵产乳酸及高产菌株诱变选育

戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)是能利用木质纤维素水解液发酵产乳酸的潜力菌株,发酵条件优化与高产菌株的选育是提高乳酸产量的重要手段。通过单因素试验、Plackett-Burman设计与响应面试验,对戊糖乳杆菌ATCC 8041产乳酸的发酵培养基及发酵条件进行了优化。结果表明,该菌株发酵培养基的最佳组合为葡萄糖93.11 g/L、酵母浸粉5.19 g/L、碳酸钙29.43 g/L、蛋白胨10.00 g/L、Na2HPO4·12H2O 5.00 g/L、Mg SO4 0.20 g/L、Mn SO4 50 mg/L;最佳发酵条件为37℃、p H6.5、接种量6%、装液量80%。在此优化条件下,该菌株发酵产乳酸为54.12 g/L。进一步以戊糖乳杆菌ATCC 8041为出发菌株,通过原生质体进行紫外诱变,经多重筛选,最终获得一株遗传稳定性好的高产乳酸突变株,命名为戊糖乳杆菌Lactic UVC-02,由中国典型培养物保藏中心保存,注册号为CCTCC M 2013209。该突变株Lactic UVC-02经葡萄糖发酵,乳酸产量达64.17 g/L,比出发菌株ATCC 8041(54.12g/L)提高18.6%。     

海洋芽胞杆菌B-9987产新型抗菌环脂肽Marinhysin A的培养基优化

Marinhysin A(MA)是由海洋芽胞杆菌B-9987产生的具有抗真菌活性的新结构环脂肽类化合物,该化合物不仅抑菌谱广而且盆栽防效良好。采用响应面分析法(Response Surface Methnology)对海洋芽胞杆菌B-9987产脂肽MA的培养基进行了优化。Plackett-Burman (PB)实验表明,蔗糖和酵母粉是显著影响MA产量的因素。中心组合实验(Central Composite Design)分析表明,当培养基中蔗糖和酵母粉的含量分别为42.0g/L和42.3g/L时,MA的浓度最大可达68.19mg/L,与实验值75.74mg/L相近。优化后,MA产量(250ml摇瓶发酵)较优化前的54.12mg/L提高了28.5%。用优化后培养基进行5L罐发酵,MA浓度可达182mg/L,较优化前的130mg/L 提高了28.4%。     

腈水解酶psn基因工程菌的发酵及产酶条件优化

来自恶臭假单胞菌的腈水解酶具有高效催化3-氰基吡啶产烟酸的能力,对表达该酶的基因psn进行发酵和产酶条件优化,通过对C源、N源、磷酸盐、金属离子、温度、诱导剂浓度和诱导时间进行单因素考察,获得最适培养基条件(g/L):葡萄糖5、蛋白胨15、酵母粉5、(NH4)2SO45、K2HPO424.5、KH2PO45.76、MgSO40.48;最佳诱导条件:培养2.5 h后添加IPTG诱导,浓度0.2 mmol/L,诱导温度30℃。在该条件下培养,重组大肠杆菌的腈水解酶比酶活可达到45.67 U/mL,比优化前提高了2.26倍。在此基础上,于5 L发酵罐上进行C、N源的补料研究,获得最适分批补料策略,发现其腈水解酶活力可达到75.40 U/mL,是优化前的3.74倍。     

组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶重组大肠杆菌发酵条件研究

目的:对重组大肠杆菌组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶(AfPGA)进行了发酵条件研究。方法:在摇瓶和5L发酵罐中研究了(NH4)2SO4和葡萄糖浓度对质粒的分离稳定性及青霉素G酰化酶表达的影响。结果:该工程菌质粒具有分离不稳定性,培养基中无(NH4)2SO4时发酵过程中pH和糊精水解生成葡萄糖的浓度变化较小,细胞前期(0h-12h)的生长速率降低,质粒分离稳定性和青霉素G酰化酶的表达水平提高。发酵过程中维持低葡萄糖水平可以限制细胞的生长速率,提高质粒稳定性和促进青霉素G酰化酶的合成。采用混合碳源发酵,发酵培养基含糊精2g/L,12h后以1g/L.h恒速流加葡萄糖至35h,控制流加过程葡萄糖浓度0.1g/L左右,平均比生长速率为0.06h-1,发酵结束时质粒稳定性为86%,青霉素G酰化酶的表达水平达23 000U/L。结论:重组大肠杆菌组成型表达青霉素G酰化酶的研究对工业生产有一定指导意义。     

响应面法优化L-谷氨酰胺发酵培养基的研究

目的:采用响应面法对L-谷氨酰胺发酵培养基成分进行优化,以提高L-谷氨酰胺发酵产量。方法:首先利用Plackett-Burman试验设计筛选出影响L-谷氨酰胺产量的主要因素葡萄糖、玉米浆和(NH4)2SO4,在此基础上采用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,并利用中心组合设计及响应面分析法进行回归分析。结果:通过求解回归方程得到L-谷氨酰胺发酵培养基最佳浓度为葡萄糖100 g/L、玉米浆4.5 ml/L、(NH4)2SO437.2 g/L,L-谷氨酰胺产量理论最大值达41.0 g/L。结论:经模型验证,预测值与验证试验平均值接近,在优化条件下谷氨酰胺产量提高了37.6%。     

Amphibacillus xylanus谷氨酸脱氢酶基因工程菌培养条件优化

首先构建了5株表达NADH依赖型谷氨酸脱氢酶的大肠杆菌基因工程菌,获得来源于Amphibacillus xylanus的谷氨酸脱氢酶AxyGDH。其最适温度为60℃、最适p H为8.0,该条件下比酶活达到(903.1±24.6)U/mg,酶活半衰期为167h。其次,确定了表达AxyGDH的大肠杆菌基因工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-28a(+)-AxyGDH的产酶条件:诱导剂IPTG浓度为0.7mmol/L、诱导温度为25℃;优化后的培养基组成为:甘油11.3g/L,酵母粉16.3g/L,Mg SO_4·7H_2O 0.62g/L,NaCl 0.5g/L,Na_2HPO_4·12H_2O 17.1g/L,KH_2PO_43g/L,NH_4Cl 1.5g/L。最后,在10L发酵罐中控制比生长速率为0.2h~(-1)进行补料分批发酵,所得AxyGDH的发酵酶活为(9 066±45)U/ml,是LB摇瓶发酵酶活的51.1倍,为谷氨酸脱氢酶的低成本生产奠定了基础。