L-异亮氨酸产生菌XQ-4在连续培养中的动力学特性

以黄色短杆菌（Brevibacterium flavum)ATCC14067诱变选育获得的L-异亮氨酸高产菌XQ－4（AHV^rSuc^gSG^rEth^rα-AB^rIleHx^r）在连续培养中进行动力学特性研究,以葡萄糖为限制性底物时,XQ－4菌株的生长符合Monod方程,其最大比生长速率μmax=0.265h^-1,饱和常数Ka=0.789g/L.XQ-4菌株L-异亮氨酸发酵时菌体最大实际转化率Yx=0.499g/g,产物最大实际转化率Yp=0.379g/g。     

L－异亮氨酸产生菌选育的研究

以黄色短杆菌（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｌａｖｕｍ）ＡＴＣＣ１４０６７为出发菌株,经硫酸二乙酯（ＤＥＳ）、紫外线（ＵＶ）和亚硝基胍（ＮＴＧ）逐级诱变处理,α－氨基－β－羟基戊酸（ＡＨＶ）、Ｓ－２－氨基乙基－Ｌ－半胱氨酸（ＡＥＣ）、磺胺胍（ＳＧ）、乙硫氨酸（Ｅｔｈ）、α－氨基丁酸（α－ＡＢ）、异亮氨酸氧肟酸（ＩｌｅＨｘ）等氨基酸结构类似物及琥珀酸为碳源平板定向筛选,获得一株Ｌ－异亮氨酸高产菌ＺＱ－４（ＡＨＶ~γ、ＡＥＣ~γ、ＳＡＭ~γ、ＳＧ~γ、Ｅｔｈ~γ、α－ＡＢ~γ、ＩｌｅＨｘ~γ）在含１３．５％葡萄糖培养基中,摇瓶发酵７２ｈ、Ｌ－异亮氨酸积累可达２．８－３．０％。     

L－异亮氨酸产生菌选育的研究

以黄色短杆菌（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｌａｖｕｍ）ＡＴＣＣ１４０６７为出发菌株,经硫酸二乙酯（ＤＥＳ）、紫外线（ＵＶ）和亚硝基胍（ＮＴＧ）逐级诱变处理,α－氨基－β－羟基戊酸（ＡＨＶ）、Ｓ－２－氨基乙基－Ｌ－半胱氨酸（ＡＥＣ）、磺胺胍（ＳＧ）、乙硫氨酸（Ｅｔｈ）、α－氨基丁酸（α－ＡＢ）、异亮氨酸氧肟酸（ＩｌｅＨｘ）等氨基酸结构类似物及琥珀酸为碳源平板定向筛选,获得一株Ｌ－异亮氨酸高产菌ＺＱ－４（ＡＨＶ~γ、ＡＥＣ~γ、ＳＡＭ~γ、ＳＧ~γ、Ｅｔｈ~γ、α－ＡＢ~γ、ＩｌｅＨｘ~γ）在含１３．５％葡萄糖培养基中,摇瓶发酵７２ｈ、Ｌ－异亮氨酸积累可达２．８－３．０％。     

利用IABS模型筛选L－异亮氨酸高产菌株

IABS模型是本研究中确立的理性化菌种选育方法,可用于高效率地筛选多种调控变株。大大减少摇瓶筛选工作量。利用IABS模型以L－异亮氨酸产生菌Brevibacterium flavumAslll为出发菌株,有目的地活化PC、HD和AHAS等酶,筛得变株23—10(α—AB rrt+Suc g+Eth rr),23—10在优化的培养条件下可产生20mg／ml以上的L-异亮氨酸,且无L-亮氨酸积累。23—10变株25代后,产酸能力毫不下降。     

L-异亮氨酸产生菌的选育

以黄色短杆菌BF420为出发菌株,经紫外线和亚硝基胍复合诱变处理后,单菌落分离筛选到一株营养缺陷型突变菌株BF35(Lys-).进一步采用氨基酸结构类似物S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸(AEC)、α-氨基丁酸(α-AB)进行抗性筛选,获得一株带有遗传标记的L-异亮氨酸高产突变株BF3510(Lys-+AECr +a-ABr).该菌株在培养基未优化的条件下摇瓶产酸量为6.4g·L-1,比出发菌株增加了83％.     

环境因素对L-异亮氨酸发酵的影响

通过 5L自控发酵罐发酵实验 ,结合发酵过程中菌生长形态的变化 ,对L -异亮氨酸补料分批发酵进行研究 ,研究了环境因素对黄色短杆菌 (Brevibacteriumflavum)TJCN - 1的影响 ,优化出发酵最佳控制条件 ,提出分阶段发酵控制模式 ,对L -异亮氨酸生产有指导意义。     

L-异亮氨酸产生菌黄色短杆菌的选育

以黄色短杆菌BF420为出发菌株,经过紫外线和亚硝基胍(NTG)复合诱变处理后,获得一株甲硫氨酸缺陷(Met-)及抗α-氨基丁酸(α-AB)的L-异亮氨酸产生菌BM2610,该菌株在未进行优化的发酵条件下能够积累L-异亮氨酸的量为7.12g.L-1,比出发菌株BF420提高了122.5%。     

产生L-异亮氨酸的黄色短杆菌的代谢途径分析

目的:代谢工程要解决的主要问题是改变某些途径中的碳架物质流量或改变碳架物质流在不同途径中的流量分布,其目标就是修饰初级代谢,将碳架物质流导入目的产物的载流途径,以获得产物的最大转化率。方法:利用途径分析方法对黄色短杆菌生产L-异亮氨酸的途径进行了分析。结果:建立了9种基础模型,确定L-异亮氨酸理论最高摩尔产率是1;确定了黄色短杆菌生产L-异亮氨酸的最佳途径的通量分布,并以此为依据进行发酵溶氧控制优化,溶氧分阶段控制发酵生产L-异亮氨酸比溶氧恒定控制方式发酵的产率提高了8.2%。结论:根据途径分析结果,通过改变发酵过程有关参数,可使目的产物产率得到提高。     

基于途径分析的L-异亮氨酸发酵溶氧控制研究

利用途径分析方法对黄色短杆菌（Brevibacterium flavum）TC-21 生产L-异亮氨酸的途径进行了分析,确定了黄色短杆菌TC-21生产L-异亮氨酸的最佳途径的通量分布,根据途径分析的结果,TCA循环的代谢流量对L-异亮氨酸产量有明显影响,而TCA循环与发酵过程中的溶氧密切相关,因此可以通过控制溶氧来提高L-异亮氨酸产量。在发酵过程的不同阶段,根据菌体生长和产酸的需求,改变TCA代谢流量,可以有效提高产酸率。实验证明,通过溶氧分阶段控制发酵生产L-异亮氨酸,比溶氧恒定控制方式发酵产率提高了15.77％。实验结果说明,用途径分析的结果指导发酵过程中的溶氧可以大幅度提高L-异亮氨酸的产量。     

L-异亮氨酸发酵代谢分析

通过在5L自控发酵罐上对L-异亮氨酸的发酵过程进行研究,分析了发酵基本特征,并结合菌体形态及发酵控制参数的变化,指出发酵过程中代谢流流向及代谢平衡和可能存在的代谢流迁移,为进一步发酵条件优化和分阶段控制发酵研究奠定基础。     

法夫酵母分批发酵虾青素动力学研究

通过三联30L全自动发酵罐对虾青素产生菌法夫酵母的分批发酵动力学进行了研究,结果表明,法夫酵母的生长与限制性基质葡萄糖浓度之间符合Logistic方程,建立了细胞生长、产物合成和基质消耗随时间变化的数学模型。应用MATLAB软件对发酵动力学模型进行最优参数估计和非线性拟和,获得最大比生长速率（umax）和产物得率（Yp/x）分别为0.1829/h、0.1524g/g,虾青素分批发酵中细胞生长与产物合成属于偶联型,模型模拟计算结果和实验值能较好地吻合,动力学研究结果表明该模型能较好地反映细胞的生长、底物消耗和产物合成过程机制。     

产弹性蛋白酶细菌的发酵动力学研究

基于14L的发酵罐分批发酵实验数据,建立了发酵过程菌体生长、产物生成及基质消耗随时间变化的数学模型。Logistic方程、Luedeking—Piret方程能够很好地分别描述产弹性蛋白酶菌体生长;发酵产酶过程和基质消耗过程。并将3个动力学模型的预测值和实验值进行了比较,所建立的分批发酵动力学模型能较好地反映弹性蛋白酶分批发酵过程。     

谷氨酸棒杆菌NAD激酶的过表达对L-异亮氨酸合成的促进作用

NAD激酶催化辅酶Ⅰ[NAD(H)]发生磷酸化,转变成辅酶Ⅱ[NADP(H)],而还原态辅酶Ⅱ(NADPH)是L-异亮氨酸合成的必要辅因子。为了提高NADPH的供应,首先克隆了谷氨酸棒杆菌NAD激酶基因ppnK,并利用大肠杆菌-棒状杆菌诱导型穿梭表达载体pDXW-8和组成型穿梭表达载体pDXW-9在L-异亮氨酸合成菌——乳糖发酵短杆菌JHI3-156中进行表达。摇瓶发酵后,ppnK诱导表达菌JHI3-156/pDXW-8-ppnK的NAD激酶酶活(4.33±0.74 U/g)比pDXW-8空载菌提高了83.5%,辅酶Ⅱ与辅酶Ⅰ的比例提高了63.8%,L-异亮氨酸产量(3.86±0.12 g/L)提高了82.9%;ppnK组成表达菌JHI3-156/pDXW-9-ppnK的NAD激酶酶活(7.67±0.65 U/g)比pDXW-9空载菌提高了2.20倍,辅酶Ⅱ与辅酶Ⅰ的比例提高了1.34倍,NADPH含量提高了21.7%,L-异亮氨酸产量(2.99±0.18 g/L)提高了41.7%。这说明NAD激酶有助于辅酶Ⅱ的供应和L-异亮氨酸的生物合成,这对于其他氨基酸的生产也有一定的参考依据。