D-乳酸生产菌菊糖芽孢乳杆菌来源的D-乳酸脱氢酶同工酶

【目的】菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)作为典型的同型发酵产D-乳酸的优势菌株,能够高效生产高纯度的D-乳酸。该菌株发酵受到多方面环境因素影响。糖代谢的关键酶例如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶以及乳酸脱氢酶均为由葡萄糖代谢成为乳酸的关键酶,该菌中相关代谢酶的研究是发酵调控至关重要的基础。分析S.inulinus的基因组表明有3个推测为D-乳酸脱氢酶的基因,其中已有报道研究了1个双功能蛋白[bifunctional protein(BP)]。本研究分别克隆并解析了另2个D-乳酸脱氢酶同工酶的性质。【方法】本研究以S.inulinus Y2-8基因组DNA为模板,克隆得到2个D-ldh基因(dldh、dhdh),经测序分别为D-乳酸脱氢酶[D-lactic acid dehydrogenase(DLDH)]和D-羟基酸脱氢酶[D-isomer specific 2-hydroxyacid dehydrogenase(DHDH)]的基因。构建的重组菌表达蛋白DLDH,DHDH均具有催化丙酮酸生成D-乳酸的功能。【结果】重组菌表达的蛋白经镍柱亲和层析达到电泳纯。SDS-PAGE分析表明DLDH的表观分子量为37 k Da,DHDH的表观分子量为39 k Da。此外,DLDH以丙酮酸为底物时Km值为(0.58±0.04)mmol/L,对底物有较高的亲和力,最适反应温度为35°C,最适p H为6.5;而DHDH以丙酮酸为底物时Km值为(1.70±0.08)mmol/L最适反应温度为30°C,最适p H为7.5。另有报道的BP以丙酮酸为底物时Km值为(3.40±0.02)mmol/L,最适反应温度为30°C,最适p H为5.5。【结论】根据对底物丙酮酸的亲和力,最适温度及最适p H,推测DLDH是乳酸发酵中产D-乳酸的主导催化剂。结合相关酶学性质的分析可为今后的发酵调控提供理论依据。     

芽孢乳杆菌发酵葡萄糖制备D(-)-乳酸的研究

在国内首次报道了发酵法制备D(-)-乳酸,采用芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus sp．)从葡萄糖发酵制备D-乳酸。该发酵为微需氧,发酵培养基组成(g/L):葡萄糖60,酵母膏6,玉米浆5,NH4NO3l,麸皮2,NaH2PO4 4,CaCO340。发酵液的初始pH为7．0.在最佳条件下,37℃发酵72h可产40．7g/L的D-乳酸,葡萄糖转化率67．83％。通过离子配位色谱分析,产物的D-乳酸光学纯度为96．04％e．e．。     

D-乳酸高产菌菊糖芽胞乳杆菌Y2-8磷酸果糖激酶基因在大肠杆菌中的克隆和表达

以D-乳酸高产菌菊糖芽胞乳杆菌Y2-8基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到960 bp的磷酸果糖激酶基因(pfk)。氨基酸序列比对分析表明,该磷酸果糖激酶(PFK)与其他乳酸菌PFK具有保守的底物结合位点,但是其变构效应物结合位点存在差异。将pfk基因克隆到表达载体pSE380上,获得重组菌E-pSE-pfk。进一步通过诱导条件的优化,重组菌的PFK比酶活达到4.89 U/mg,是优化前的4.79倍。采用低温诱导策略有助于实现菊糖芽胞乳杆菌pfk基因在大肠杆菌中可溶性表达。     

乳杆菌Lactobacillus sp.lxp发酵高产L-乳酸研究

筛选得到一株乳杆菌Laetobaeillus sp．,进行发酵生产高浓度L-乳酸的研究。考察了种龄、接种量、温度和不同pH调节剂对乳酸发酵的影响。结果表明：最佳种子培养时间为15h;最佳接种量为15％;最适培养温度为42℃;与氨水和氢氧化钠相比,碳酸钙更适于作为发酵过程的pH调节刺;以葡萄糖为碳源,添加豆粕水解液和玉米浆作为辅料,2L罐培养120h,L-乳酸质量浓度可达202 g/L,糖转化率91．3％,L-乳酸占发酵液中总酸含量98％以上。     

来自詹氏乳杆菌的耐热D-乳酸脱氢酶的酶学性质研究

【目的】D-乳酸脱氢酶是催化丙酮酸合成D-乳酸的关键酶。由于其不耐热,从而限制了D-乳酸高温发酵菌株的构建。本文从詹氏乳杆菌中克隆新型D-乳酸脱氢酶研究其酶学性质,为构建D-乳酸高温发酵菌株,进一步降低D-乳酸生产成本奠定基础。【方法】通过克隆詹氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶,将其进行体外表达,并与来自植物乳杆菌中的D-乳酸脱氢酶的最适温度、最适pH、动力学参数及热稳定性和热失活性相比较,研究詹氏乳杆菌D-乳酸脱氢酶的耐热性。【结果】詹氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶最适温度(45 °C)比植物乳杆菌中的D-乳酸脱氢酶的最适温度(30 °C)高很多,热失活的时间和温度均要比植物乳杆菌中D-乳酸脱氢酶高很多。同时其催化效率(kcat/Km)是植物乳杆菌D-乳酸脱氢酶的3倍左右。【结论】詹氏乳杆菌的D-乳酸脱氢酶具有更好的耐热性和更高的催化活力。     

产L-乳酸凝结芽孢杆菌发酵条件的初步研究

对经N+离子注入筛选到的L-乳酸高产菌株BacilluscoagulansRS12-6的发酵条件进行了初步研究。主要研究了 通气量、温度及pH值等培养条件对菌体生长及产酸的影响。确定最佳培养条件及最佳碳源、氮源配比。     

高糖和氮源对鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)L-乳酸发酵的影响

鼠李糖乳杆菌经实验室耐高糖高酸选育,能够在高糖浓度下高效高产L-乳酸。以酵母粉为氮源和生长因子,葡萄糖初始浓度分别为120 g/L和146 g/L,摇瓶培养120h,L-乳酸产量分别为104g/L和117.5g/L,L-乳酸得率分别为86.7%和80.5%。高葡萄糖浓度对菌的生长和乳酸发酵有一定的抑制。增加接种量,在高糖浓度发酵条件下,可以缩短发酵时间,但对增加乳酸产量效果不明显。乳酸浓度对鼠李糖乳杆菌生长和产酸有显著的影响。初始乳酸浓度到达70g/L以上时,鼠李糖乳杆菌基本不生长和产酸,葡萄糖消耗也被抑制。酵母粉是鼠李糖乳杆菌的优良氮源,使用其它被测试的氮源菌体生长和产酸都有一定程度的下降。用廉价的黄豆粉并补充微量维生素液,替代培养基中的酵母粉,可以使产酸浓度和碳源得率得以基本维持。     

一株乳杆菌对蒸汽爆破处理纤维物料的乳酸发酵研究

用筛选得到的一株乳酸杆菌ZJU-1(Lactobacillus sp．)对蒸汽爆破预处理纤维物料的乳酸发酵进行了研究,结果表明该菌株能对蒸汽爆破处理的纤维物料酶解液进行乳酸发酵,在还原糖质量浓度为52．1mg/mL时,乳酸量为42．1mg/mL;与纤维素酶的酶解过程相耦合,对蒸汽爆破处理的物料进行同时糖化乳酸发酵。其发酵周期比分步糖化发酵的过程周期短,在底物质量分数为80mg/mL,接种量为10％,温度为45％时,乳酸量为45．3mg/mL。     

中试规模纯化海洋芽孢杆菌源脂肽类化合物

本次研究旨在建立经济可行的海洋芽孢杆菌源脂肽类化合物的中试规模纯化工艺。对包括酸化沉淀、甲醇浸提、溶剂沉淀、盐析、萃取、硅胶柱层析和HZ806大孔树脂吸附工艺在内的可放大的成熟单元工艺进行反复试验,考察脂肽类化合物表面活性对单元工艺的影响。严格遵循以高收率为前提循序渐进逐步减少杂质的原则,组合上述单元工艺对目标产物进行提取和纯化,并最终获得高纯度脂肽样品。新工艺可从1 t海洋芽孢杆菌Bacillus marinus B-9987的发酵液中,以百克量级的规模制备87.51%–100%纯度的脂肽类化合物样品,收率81.73%。本研究首次实现了高纯度的海洋芽孢杆菌源脂肽类化合物的百克量级制备;允许发酵生产阶段使用天然培养基,缓解了脂肽中游发酵生产和下游大规模纯化之间的矛盾;且各单元工艺规避了脂肽类化合物水溶液的乳化起泡和不经济的大体积水溶液蒸发浓缩。新工艺实用可行,经济合理。     

菊糖芽孢乳杆菌利用麸皮水解液发酵生产D-乳酸

考察菊糖芽孢乳杆菌YBS1-5利用麸皮的水解液发酵生产D-乳酸的性能。首先研究了不同蛋白酶对麸皮中蛋白组分的水解效率,优选酸性蛋白酶并对其进行水解工艺的优化,最终其水解液中的含氮量为4.6 g/L,水解效率为85.8%。对酸性蛋白酶的水解液残渣进行稀酸预处理后,利用纤维素酶对其进行酶解。通过批次补料酶解,水解液中的还原糖质量浓度达141.2 g/L,其中葡萄糖质量浓度为138.1 g/L、木糖质量浓度为1.4 g/L。利用麸皮的蛋白酶水解液和纤维素酶水解液替代葡萄糖和酵母粉发酵制备D-乳酸。在96 h内,D-乳酸产量达99.5 g/L,生产速率达1.04 g/(L·h),转化率89.1%。     

粘质沙雷氏菌发酵生产D-乳酸的研究

本文对粘质沙雷氏菌发酵生产D-乳酸进行了研究。以粘质沙雷氏菌G1(Serratia marcescens G1)为出发菌种,摇瓶试验确定了发酵培养方式:前12 h为菌体生长阶段,有氧培养,温度28℃,pH值7.0;后36 h为D-乳酸合成积累阶段,无氧培养,温度44℃,pH值6.0。且发现使用葡萄糖为碳源时更有利于D-乳酸的合成积累。采用缺失2,3-丁二醇合成能力的基因工程菌株R1为出发株,经筛选后得到耐受较高浓度乳酸盐的菌株R150,以R150为发酵菌种,在3.7 L发酵罐上采用两阶段发酵法,并通过增加起始菌体浓度的方法,发酵生成的D-乳酸浓度达到83.5 g/L,光学纯度达到98.9%。本研究成果为使用粘质沙雷氏菌发酵生产D-乳酸的深入研究打下了基础。     

Strain improvement of Sporolactobacillus inulinus ATCC 15538 for acid tolerance and production of D-lactic acid by genome shuffling

Improvement of acid tolerance and production of D-lactic acid by Sporolactobacillus inulinus ATCC 15538 was performed by using recursive protoplast fusion in a genome shuffling format. The starting population was generated by ultraviolet irradiation, diethyl sulfate mutagenesis, and pH-gradient filter and then, subjected for the recursive protoplast fusion. The concentration of lysozyme, time, and temperature for enzyme treatment were optimized by response surface methodology based on the central composite design. Based on contour plots and variance analysis, the model predicted a maximum Y (multiply protoplasts formation ratio by protoplasts regeneration ratio), 60.4%, and the corresponding above used values were 7.75 mg/ml lysozyme, 1.59 h, and 38°C. A pH-5-resistant recombinant, F3-4, was obtained after three rounds of genome shuffling and its production of D-lactic acid reached 93.4 g/l in a 5 L bioreactor, which was increased by 39.8% and 119% in comparison with that of UV generated strain and the original strain S. inulinus ATCC 15538, respectively. The subculture experiments indicated that F3-4 was genetically stable.     

木质纤维素酸解副产物对D-乳酸生产菌Sporolactobacillus sp.Y2-8生长及发酵的影响

选择乙酸根、糠醛、5-羟甲基糠醛、苯酚、香草酸和丁香醛等6种典型木质纤维素酸解副产物,考察它们对D-乳酸生产菌Sporolactobacillus sp.Y2-8生长及发酵的影响。实验结果表明:酚类物质抑制作用最强烈,0.25 g/L丁香醛已经完全抑制了菌体的生长和D-乳酸的发酵;苯酚和香草酸在低浓度(≤1.0 g/L)时抑制作用较小,但质量浓度达到3 g/L时对D-乳酸产量的抑制率分别为99%和70%;3 g/L糠醛和5-羟甲基糠醛对产物的抑制率分别为60%与20%,抑制作用小于酚类;乙酸根的影响最小,10 g/L的乙酸钠对菌体的生长和发酵几乎无抑制作用;当抑制物混合时,存在着相互促进作用,抑制作用更强烈。     

Continuous production of lactic acid from molasses by free and immobilized Sporolactobacillus cellulosolvens

Both free and immobilized cells of Sporolactobacillus cellulosolvens, in continuous culture on molasses (50 g sugar 1^-1) at 40°C, had maximum lactic acid productivities of 0.03 and 0.06 mol l^-1 h, at dilution rates of 0.27 and 0.25 h^-1, respectively.S.S. Kanwar is with the Department of Biotechnology, Guru Nanak Dev University, Amritsar-143 005, India; B.S. Chadha is with the Department of Microbiology, Guru Nanak Dev University, Amritsar-143 005, India. H.K. Tewari and V.K. Sharma are with the Department of Microbiology, Punjab Agricultural University, Ludhiana-141 004, India.     

Glucokinase contributes to glucose phosphorylation in d-lactic acid production by Sporolactobacillus inulinus Y2-8

Sporolactobacillus inulinus, a homofermentative lactic acid bacterium, is a species capable of efficient industrial d-lactic acid production from glucose. Glucose phosphorylation is the key step of glucose metabolism, and fine-tuned expression of which can improve d-lactic acid production. During growth on high-concentration glucose, a fast induction of high glucokinase (GLK) activity was observed, and paralleled the patterns of glucose consumption and d-lactic acid accumulation, while phosphoenolpyruvate phosphotransferase system (PTS) activity was completely repressed. The transmembrane proton gradient of 1.3–1.5 units was expected to generate a large proton motive force to the uptake of glucose. This suggests that the GLK pathway is the major route for glucose utilization, with the uptake of glucose through PTS-independent transport systems and phosphorylation of glucose by GLK in S. inulinus d-lactic acid production. The gene encoding GLK was cloned from S. inulinus and expressed in Escherichia coli. The amino acid sequence revealed significant similarity to GLK sequences from Bacillaceae. The recombinant GLK was purified and shown to be a homodimer with a subunit molecular mass of 34.5?kDa. Strikingly, it demonstrated an unusual broad substrate specificity, catalyzing phosphorylation of 2-deoxyglucose, mannitol, maltose, galactose and glucosamine, in addition to glucose. This report documented the key step concerning glucose phosphorylation of S. inulinus, which will help to understand the regulation of glucose metabolism and d-lactic acid production.     

Effect of lignocellulose-derived inhibitors on the growth and d-lactic acid production of Sporolactobacillus inulinus YBS1-5

Bioprocess and Biosystems Engineering - The impact of lignocellulose-derived inhibitors on the cell growth and d-lactic production of Sporolactobacillus inulinus YBS1-5 was investigated. At high...     

发酵法生产谷氨酰胺转胺酶(MTG)的中试研究

比较了摇瓶和 2 .5L种子罐所培养的种子液 ,并在 5L罐上考察了以种子罐培养种子时不同接种量对发酵过程的影响。在将 5L小罐实验结果放大到 30 0L和 3m3 罐的中试规模时 ,分别采用以vvm相等和KLa相等的原则 ,对通风量进行放大 ,以P V相等为依据对搅拌转速进行放大。结果表明 ,当采用种子罐培养种子液时 ,适宜的种龄为 18～ 2 0h ,接种量为 2 % ,30 0L罐中酶活和生产强度分别达到 3.12u mL和 78.0u L·h ,均高于 5L罐的水平 ,3m3 罐酶活为 2 .70u mL ,接近于 5L罐的酶活水平 ,表明本研究所采用的通气量、搅拌转速等放大原则是合理的     

强化胰岛素治疗对脓毒症患者 血清D-乳酸及前降钙素水平的影响及疗效观察

目的探讨强化胰岛素治疗对脓毒症患者血清D-乳酸及前降钙素水平的影响及疗效观察。方法选取脓毒症患者72例,随机分为强化组和对照组,每组36例。两组患者均予以抗生素抗感染、能量支持及治疗基础疾病等常规治疗,必要时行机械通气或血管活性药物。强化组患者将50 U胰岛素加入50 mL生理盐水中微量泵控制血糖5.0~7.0 mmol/L;对照组患者血糖控制在10.0~11.9 mmol/L,当血糖超过时才加用胰岛素治疗。观察两组患者治疗前和治疗7 d后血清D-乳酸及前降钙素水平的变化,并比较其临床疗效。结果治疗7 d后,两组患者血清D-乳酸及前降钙素水平均较前明显下降（P〈0.01或P〈0.05）,且强化组下降值明显大于对照组（P〈0.05）;强化组患者的临床总有效率明显高于对照组（94.44%vs.77.78%）（χ2=4.18,P〈0.05）。结论强化胰岛素治疗脓毒症患者具有较好的临床疗效,能明显降低血清D-乳酸及前降钙素水平的影响,改善肠黏膜屏障功能。