谷氨酸高产菌株选育与发酵条件的初步研究

本文介绍了选育的谷氨酸高产菌与培养基成分、pH通气量等几个主要因素的关系,和对不同菌株谷氨酸高产的影响与调控方法。在控制好气体、pH、C/N等几个主要因素条件下,选育的谷氨酸高产菌产酸率可稳定在6.9％,比对照的平均产酸率高2—2.5倍。     

谷氨酰胺高产菌株的定向选育研究

采用谷氨酸棒杆菌S9114为出发菌株,经γ-射线—硫酸二乙酯—γ-射线诱变,磺胺胍抗性筛选后,定向选育出1株高产菌株SH77。在适宜的条件下积累谷氨酰胺平均为38.9g/L,最大达39.3g/L,比出发林提高了3.81倍。该菌株在最优化代谢控制发酵工艺条件下,谷氨酰胺产量最高达56.2g/L。     

L-谷氨酸温度敏感突变株的选育

采用黄色短杆菌TJ1为出发菌株,根据代谢控制发酵原理,利用紫外线、硫酸二乙酯进行诱变,定向选育出具有寡霉素抗性、谷氨酸氧肟酸盐抗性的温度敏感突变株TMGO106。然后,以温度敏感突变株TMGO106和产酸率高（10.5%以上）的天津短杆菌TG961为新株,通过原生质体融合技术,成功地选育出了产酸率高的融合子CN1021（13．6g/dl,糖酸转化率达60％）,在6m^3发酵罐上中试其L－谷氨酸产量达14．6％,糖酸转化率达62．8％,并且该菌株系温度敏感型菌株,可用于谷氨酸强度发酵。     

L-鸟氨酸高产菌的原生质体融合育种

以谷氨酸高产菌S9114和谷氨酸棒杆菌GS538为出发菌株,应用原生质体融合技术,定向选育出一株L-鸟氨酸高产菌株RH169,该菌株能在发酵液中积累L-鸟氨酸,质量浓度可达19.3 g.L-1。     

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%。     

温度适应范围大的谷氨酸生产菌GMH—908选育,发酵及应用效果

以谷氨酸生产菌天津短杆菌（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｔｉｅｎｔｓｉｎｅｎｓ）Ｔ６－１３为出发菌株,经菌体或原生质体紫外线（ＵＶ）、氯化锂、香豆素等多因子诱变和高温驯化,选育出琥珀酸、生物素营养缺陷型,耐高糖、耐高谷氨酸又不利用谷氨酸,且温度适应范围大（既可在常温３２－３８℃发酵,又可在高温３６－４２℃发酵）的突变株ＧＭＨ－９０８。以淀粉糖为碳源,生物素亚适量,摇瓶常温发酵产酸９５ｇ／Ｌ以上,高温发酵产酸７４．９ｇ／Ｌ,比出发菌株Ｔ６－１３分别提高２６．６７％和２２．９９％;工业生产常温发酵月平均产酸８５－８８ｇ／Ｌ,转化率５２－５４ｇ％,单罐最高产酸１０８ｇ／Ｌ,转化率５８％;高温发酵产酸达７６．５ｇ／Ｌ,转化率４９．５％。     

赖氨酸高产菌株选育的基础研究

以本实验室提供的谷氨酸棒状杆菌为出发菌株,经紫外线或硫酸二乙酯(DES)诱变处理,共检出营养缺陷型12株,并进行鉴定,从中筛选出赖氨酸的高产菌株,且对其进行发酵产酸试验。本文研究旨在选育赖氨酸的高产菌株,并研究适宜的发酵工艺,以提高产酸率,降低生产成本。     

我国自行构建的L-苯丙氨酸工程菌株发酵产酸率达国际先进水平

福建省发展和改革委员会于2009年1月17日对福建省麦丹生物集团有限公司和福建沙县侨丹实业有限公司共同承担的"L-苯丙氨酸高产基因工程菌的构建和应用"项目进行科技成果鉴定,由中国工程院院士、浙江工业大学原校长沈寅初教授和清华大学曹竹安教授等专家组成的鉴定委员会,对该项目给予很高的评价,认为所构建的工程菌株ES-4573-2其产酸率达国际先进水平,并足以形成具有自主知识产权的科技成果,使我国L-苯丙氨酸生产进入国际先进行列.L-苯丙氨酸是人体和动物不能在体内自行生物合成的必需氨基酸之一,广泛应用于食品、饲料、医药和日用化工等领域.尤其是低热量、高甜度的二肽甜昧剂-阿可斯巴甜的主要原料,市场需求量大.为进一步提高L-苯丙氨酸产酶产酸水平,增强我国L-苯丙氨酸在国际市场中的竞争力,该项目在两位国家级专家施巧琴教授和吴松刚教授的直接领导下,该课题组在国内外首次应用分子定向协同共进化技术对L-苯丙氨酸代谢途径关键酶基因进行整体改造,构建成突变库,筛选出具有高产酸水平的突变株,取得了显著成效.采用上述技术,工程菌株ES-4573-2经小试、中试进入试产,在采间歇式补料及发酵优化控制的基础上,产酸率较酪氨酸缺陷型宿主菌株提高了292％,取得了重大突破.目前,该工程菌株已在大生产中使用,生产性能稳定,对提高L-苯丙氨酸的产量和质量起了重要的作用,为我国发酵工业的发展作出了贡献.     

谷氨酸棒杆菌S9114摇瓶发酵产γ-氨基丁酸的研究

为实现谷氨酸棒杆菌工业化生产γ-氨基丁酸(GABA),对L-谷氨酸工业生产菌S9114进行代谢途径改造。通过构建一株工程菌株S9114/p JYW-4-gad B1-gad B2,将来源于短乳杆菌Lb85菌株的谷氨酸脱羧酶编码基因gad B1和gad B2进行共表达,实现发酵72 h后发酵液中GABA含量达到32.8 g/L,GABA糖酸转化率达到47.3%。通过敲除该菌株的谷丙转氨酶编码基因ala T,使工程菌株S9114Δala T/p JYW-4-gad B1-gad B2发酵液中L-丙氨酸浓度降低5.5%,进一步降低了发酵副产物的含量。研究结果为利用谷氨酸棒杆菌实现工业化生产γ-氨基丁酸提供了有价值的参考。     

离子束注入法诱变选育耐高糖衣康酸高产菌株

采用20keV不同剂量的低能氩离子束和氮离子束注入土曲霉T730,选育出耐高糖衣康酸高产菌株HA8。该菌株可以在蔗糖初始浓度为15％和20％的培养基中摇瓶发酵4～5d,产酸率分别达到9．2％和11．5％,糖酸转化率分别达到61．3％和57．5％,比出发菌株1．730的产酸率提高了74％。     

L-精氨酸高产菌株的选育

以谷氨酸高产菌种LH谷氨酸棒杆菌为出发菌株,用化学试剂亚硝基胍(NTG)诱变,经结构类似物磺胺胍和摇瓶产酸筛选,获得一株产L-精氨酸的菌株LH425,在摇瓶发酵中,培养96h,产酸率38g·L-1。     

L-组氨酸高产菌株的选育

为得到L-组氨酸的高产菌株,以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）S9114为出发菌株,利用亚硝基胍（NTG）和硫酸二乙酯（DES）进行多次诱变,在D-组氨酸的抗性梯度平板上挑取正突变株,发酵检测,最终挑出一株S6（D—his＇）,可积累L-组氨酸327mg／L,比出发菌株提高47.3％。     

高产谷氨酸菌种转产赖氨酸的定向选育

根据赖氮酸生物合成的代谢调控原理,以谷氨酸高产菌株—黄色短杆菌FM84—415为出发菌,用亚硝基胍(NTG)进行诱变,通过定向筛选获得FML—8412菌株。它具有苏氨酸和高丝氨酸双重营养缺陷,对S—2—氯基乙基—半胱氯酸(AEC)和O—甲基—L—苏氨酸(MT)有抗性。摇瓶发酵的初步试验表明它在以糖质为主的培养基中产赖氨酸盐酸盐(L—lys.HCl)达6.43％,糖酸转化率为44.9％。本文报导FML—8412菌株的选育过程。     

利用紫外线、利福平、氯化锂诱变原生质体筛选L—亮氨酸高产菌株的研究

本实验是以黄色短杆菌T_(6—13)的诱变株L—亮氨酸产生菌D—R—4为出发菌株,经青霉素、甘氨酸、溶菌酶作用制备原生质体,形成率达91.30％,再生率达53.68％;然后对原生质体进行紫外线、利福平、氯化锂复合诱变处理;在再生培养基平皿上培养,获得再生突变株,从中挑取单独菌落,进行摇瓶发酵筛选,已选育出一株57—4S号高产稳定菌株;经氨基酸分析仪测定其发酵液L—亮氨酸产量由出发菌株的17.35mg/ml提高到23.45mg/ml提高了35％。发酵液中主要副酸——异亮氨酸含量很少。     

产L-乳酸米根霉PW352特性及低能离子注入诱变高产菌株研究

为了获得更适于工业生产的产乳酸菌株,以葡萄糖为碳源对PW352菌株特性进行了研究,并在此基础上采用离子束诱变方法,对米根霉PW352进行改良,获得高产L( )—乳酸菌株RE3303,产酸能力达131～136g／L,最高可达140g／L,糖转化率为86％～90％,产酸比PW352提高75％。     

PGDH~L生化突变型谷氨酸生产菌株选育的生化模式

以Tbm-3（icl-,异柠檬酸裂解酶活力丧失的生化突变株）为出发菌株,经紫外线诱变,通过依据生化代谢所设计的选择培养基（L-阿拉伯糖平板与D-葡萄糖酸钠平板）对接的筛选方法,获得磷酸葡萄糖酸脱氢酶（PGDH,E．C．4．2．1．12）渗漏突变型（pgdh1）的生化突变型菌株Tbm3-18．该菌株经摇瓶发酵试验显示,比出发菌株Tbm-3提高产酸率8．9％和转化率8．1％．表明pgdh-或pgdh1生化突变型菌株的选育,对谷氨酸的积累是有利的,该选育生化模式是成功的．     

抗噬菌体谷氨酸高产菌株选育

从污染的谷氨酸发酵废液中分离纯化噬菌体,并以高滴定度侵染生产敏感菌,借助菌的自发突变筛选出抗噬突变株,再运用紫外线、亚硝基胍复合诱变手段经过初筛、复筛,最后选育出抗噬谷氨酸高产菌株。其过程简单、便利,可靠性高,是选育抗噬谷氨酸高产菌株的好方法,对发酵行业具有指导意义。曾选育到抗噬谷氨酸高产菌株,其摇瓶发酵产量比对照提高26.4%。     

我国第一支广谱抗噬菌体4-210菌株选育成功

味精是人们生活中很受欢迎的调味品,也是出口产品之一。它的化学成份为谷氨酸钠。我国有大、小味精厂近两百家。这些厂在生产谷氨酸发酵工艺中,普遍采用T6-13为生产菌株。T6-13菌株虽有理想的产酸性能和提取特性,但最大的缺点是非常容易遭受噬菌体的污染,导致发酵时间迟延,产酸降低,得率减少,甚至倒罐,造成严重的经济损失。据味精行业有关人士估计,全国因噬菌体污染所造成的损失约占总产量的5％—10％,以年产量16万     

提高谷氨酸发酵产酸率的研究

利用青霉素控制L-谷氨酸发酵的研究,在六十年代松尾等报道其产酸率可达4克/100毫升。到了七十年代,这方面的研究结果已作为专利并应用在大型生产中。我们通过利用青霉素控制L-谷氨酸的发酵,使产酸率最高达9.13克/100毫升,平均产酸率达8克/100毫     

衣康酸生产菌种的定向选育和产酸条件的研究

通过紫外线—高温复合诱变处理衣康酸生产菌株土曲霉构Aspergillus terreus As3.2811,用以琥珀酸为唯一碳源的选择性乎板定向筛选高产菌株,获得产酸率较其亲株提高了5倍以上的突变株。用正交试验的方法对突变株的适宜产酸条件进行了研究,通过分批补糖发酵可提高其产酸率高达39．92％。