高效转化植物甾醇为9α-OH-AD的分枝杆菌诱变选育及工艺优化

以实验室前期筛选得到的分枝杆菌(Mycobacterium sp.LY-1)为出发菌株,采用等离子诱变(ARTP)技术选育出能高效转化植物甾醇为重要甾体药物中间体9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)的菌株,并对其转化工艺进行优化。经过ARTP诱变选育得到遗传稳定性较好的分枝杆菌突变株Mycobacterium sp.C33,当底物植物甾醇投料浓度为15 g/L时,转化生成9α-OH-AD的摩尔得率达到15.5%,较原始菌株提高34.8%。继而采用正交实验设计方法,对突变菌的发酵培养基组分进行优化,并建立了油水双相转化体系,进一步提高了突变菌株C33的产物摩尔得率,最高达到47.0%,较优化前(15.5%)提高了2倍。     

产γ-聚谷氨酸菌株的诱变选育及其种子液工艺优化

以已筛选的1株产γ-多聚谷氨酸解淀粉芽胞杆菌C1为出发菌株,对其进行紫外线-亚硝基胍(NTG)复合诱变,并运用单因素试验和正交试验设计对诱变菌株的种子培养工艺进行优化。通过复合诱变选育得到1株能够稳定遗传的正突变菌株C1-6,其摇瓶发酵生产γ-PGA的产量由18.4 g/L提高到24.2 g/L,增加了31.5%,且传代8次后仍能保持稳定。通过单因子试验筛选到玉米粉和黄豆粉作为C1-6生长的C源和N源。正交试验后,C1-6在成分为K2HPO41.0 g/L、Mg SO40.5 g/L、黄豆粉15.0 g/L、玉米粉5.0 g/L,p H 6.5的培养基中,37℃、装液量1/5(150 m L三角瓶装液30 m L)的培养条件下可获得较大的生物量,OD600达到6.31。     

纤维素酶高产菌株的复合交替诱变选育

以里氏木霉ZM-4为出发菌株,研究了紫外诱变、硫酸二乙酯诱变以及紫外与硫酸二乙酯复合交替诱变等不同诱变方法对其产纤维素酶能力的影响,力求得到高产纤维素酶突变株.结果表明,复合交替诱变的正突变率最高,达45.98%.其中,突变株ZM4-F3具有最高的产酶能力,其滤纸酶活值达11.71U,比出发菌株ZM-4提高了19.75%.对ZM4-F3产纤维素酶酶系进行了详细分析,发现其葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶及β-葡萄糖苷酶酶活均较出发菌株ZM-4有显著提高,其中以β-葡萄糖苷酶酶活增幅最大,达58.3%.利用ZM4-F3降解稻草96h,还原糖产量达2.231g/L,比出发菌株提高了21.7%;利用ZM4-F3降解稻草144h,纤维素分解率和稻草分解率分别达53.01%和68.32%,比出发菌株分别提高了20.2%和14.0%.在对ZM4-F3进行6代连续培养后,仍能保持较高及较稳定的产酶能力,可以应用于工业生产.     

高效转化黄姜皂苷为薯蓣皂苷元菌株的筛选及转化条件优化

薯蓣皂苷元是甾体激素类药物重要的生产原料,在制药工业中有广泛应用。传统的生产方法是黄姜酸解法,污染严重。为寻找更清洁高效的生产方式,从本实验室保藏的菌株中筛选出一株赤霉菌Gibberellaintermedia WX12(层出镰孢菌Fusarium proliferatum的有性阶段),能将黄姜中的皂苷转化为薯蓣皂苷元。采用统计学实验设计方法对其转化培养基进行研究,优化的转化培养基配方为(g/L):葡萄糖20.6;酵母膏5.0;氯化钠1;磷酸二氢钾3;硫酸锌1.5;黄姜酶解物3。采用以上优化参数,薯蓣皂苷元的得率提高到(31±0.3)mg/g干黄姜,较优化前提高了3倍。这是目前关于赤霉菌转化黄姜中皂苷的首次报道。     

复合诱变选育高产GSH的菌株

目的:选育出GSH的高产菌株.方法:以产GSH的产朊假丝酵母(Candida utilis)为出发菌株,利用紫外-超声波复合诱变.结果:筛选得到ZnCl2抗性突变株UU3,GSH菌体含量为53.50mg·g-1,比出发菌株提高137.03%.结论:突变株UU3遗传性能稳定,可做进一步研究.     

复合诱变选育高产脂肪酶黑曲霉菌株及其固定化酶性质

通过硫酸二乙酯(DES)和微波复合诱变,获得遗传性状稳定的高产脂肪酶黑曲霉突变菌株CM2,酶活达174.93 U/mL.对菌株CM2培养条件的优化,以橄榄油和(NH_4)_2SO_4为最佳碳、氮源,在28℃、pH 7.5的条件下,发酵CM2菌株68 h,脂肪酶活为180.52 U/mL.大孔树脂固定化脂肪酶在35～55℃和pH 7.5～9.5之间有很好的稳定性.游离酶和固定化酶的表观失活活化能分别为52.6842 kJ/mol和30.8391 kJ/mol,固定化酶对温度的敏感度降低,耐受性增强.在微水相中脂肪酶催化2-辛醇和乙酸乙烯酯不对称酯交换反应中,(S)-乙酸辛酯的对映选择性高(游离酶e.e.s 85.7%;固定化酶e.e.s 87.7%),显示了该固定化酶在2-辛醇的手性拆分方面具有良好的应用前景.     

果胶酶高产菌种的紫外诱变选育及其培养条件的响应面法优化

以果胶酶产生菌黑曲霉EIM6为出发菌株,初始果胶酶活为14 539 U/mL,经紫外诱变反复处理,摇瓶复筛和遗传稳定性试验,最终获得一株果胶酶高产菌株EIMU2。EIMU2菌株的形态特征发生了明显的改变,相较于原出发菌株EIM6,孢子色泽更黑,孢子团也较出发菌株大,菌丝与孢子上凝结有更多的液珠。复筛后EIMU2酶活为32 161 U/mL,较原出发菌株提高了1.212倍。进一步通过响应面法对EIMU2菌株的液体发酵培养条件进行优化。优化后的培养条件为甜菜渣1.83%,花生饼粉1.69%,(NH_4)_2SO_4 0.5%,K_2HPO_4 0.3%,CaCO_3 0.2%,MgSO_4 0.15%(w/v),接种量6%(v/v),装液量21.36 mL。优化的突变菌株产酶活性进一步提高至98 794.3 U/mL,提高了2.07倍。     

高产蛹虫草菌株发酵培养基的研究

在单因素试验初步确定高产蛹虫草菌株发酵培养基的基础上,以蛹虫草茵丝体中腺苷含量为指标,进行11因素2水平Plackett—Burman试验设计试验,结合多元一次回归模型和F检验方法,筛选出发酵培养基中影响显著的组分酵母浸粉、蔗糖和维生素B1,采用旋转中心组合设计方法对这三个组分进行进一步优化,结合多元二次回归模型和响应面分析,获得高产蛹虫草菌株的最佳培养基（g／L）：蔗糖18．85、蛋白胨10、酵母浸粉18．97、KH2PO,3、MgSO4 3、维生素Bl0．235、ZnCl20．011、（NH4）2S0410。验证试验结果表明蛹虫草腺苷得率较单因素优化获得的发酵培养基提高了26．91％。     

维生素K2(MK-7)生产菌株纳豆芽孢杆菌的诱变选育及其工艺优化

维生素K2(menaquinone-7,MK-7)是一种人体必不可少的维生素,具有抗凝血、预防骨质疏松及抗肝癌等功能.全反式天然维生素K2(MK-7)的合成主要是由微生物发酵法而得.为了获得高产MK-7且传代稳定的生产菌株,以1株实验室前期分离自纳豆生产MK-7的纳豆芽孢杆菌Bacillus natto ND-1为出发...     

响应面法优化多杀菌素发酵培养基的研究

采用响应面分析方法,对刺糖多孢茵（Saccharopolyspora spinosa）H-2产多杀菌素的发酵培养基进行优化研究。运用单因子试验筛选出葡萄糖和棉籽粉为最适碳源和氮源,通过Plack—ett—Burman设计试验,对影响发酵培养基的8个相关因子进行评估并筛选出具有显著效应的4个因子：葡萄糖、棉籽粉、黄豆饼粉及玉米浆。通过最陡爬坡实验逼近以上4个因子的最大响应区域后,采用Box-Behnken响应面分析法,确定发酵产多杀菌素最佳培养基为葡萄糖64．5g,麦芽糖20g,玉米浆2g,大豆油40g,棉籽粉25g,黄豆饼粉2．4g,蛋白胨25g,CaCO35g,定容至1L,pH7．0。培养基优化后多杀菌素产量由278．1mg／L提高到508．7mg／L,比初始多杀茵素产量提高了1．83倍。     

头孢菌素C产生菌的诱变育种及培养基优化

通过对顶头孢霉（Cephalosporium acremonium）FC-01进行诱变选育及特定种子培养基的优化,提高了头孢菌素C的发酵产量。分别采用紫外-氯化锂和钴-60（60Co）γ射线对FC-01进行诱变选育,筛选到高产菌株FC-1-4和FC-4-2,产量较出发菌株分别提高了26%和54.5%。运用Plackett-Burman设计方法和响应面法对种子培养基进行优化,头孢菌素C发酵效价较对照分别提高了34.7%和13.2%,优化后的种子培养基主要成分为玉米浆3.70%、葡萄糖2.62%和硫酸镁0.15%,得到的菌株及相应的种子培养条件已成功应用在160M³工业发酵罐生产中,具有重要的工业生产能力。     

L-组氨酸高产菌株的选育及其发酵条件优化

目的:以谷氨酸棒杆菌TQ2223(Phe-/Tyr-/5-MTr/SGr/5-FTr/CINr)为出发菌株,定向选育具有5-甲基色氨酸抗性(5-MTr)、磺胺胍抗性(SGr)、5-氟色氨酸抗性(5-FTr)、8-氮鸟嘌呤抗性(8-AGr)、6-巯基嘌呤抗性(6-MPr)、2-噻唑丙氨酸抗性(2-TAr)等遗传标记的突变株;同时对突变株发酵培养基及条件进行研究,获得最优条件。方法:经硫酸二乙酯诱变处理,测定了诱变时间与致死率的关系,并对发酵培养基中不同氮源、生物素添加量进行了单因素实验,对接种量、发酵培养温度等发酵条件也进行了实验确定。结果:经诱变处理后,定向选育出的菌株TL1105(5-MTr/SGr/5-FTr/8-AGr/6-MPr/2-TAr)在未经优化的摇瓶发酵条件下,L-组氨酸的产量为12.02g/L;而优化培养条件后,L-组氨酸的产量达23～24g/L。结论:确定最佳诱变时间30min,此时致死率为80%。硫酸铵为发酵培养基中最适碳源,生物素添加量为50μg/L,采用5%接种量为宜,组氨酸发酵的最适温度为30℃。     

L-缬氨酸生产菌的选育及其发酵培养基的模式识别优化

以黄色短杆菌TV10为出发菌株 ,经紫外线、硫酸二乙酯逐级诱变处理 ,在含磺胺胍 (SG)、α 氨基丁酸 (α AB)、2 噻唑丙氨酸 ( 2 TA)等氨基酸结构类似物平板上定向筛选 ,获得L 缬氨酸高产菌株TV2 30。应用模式识别方法 ,对L 缬氨酸发酵培养基进行优化。以培养基组成构筑模式空间 ,通过主成分分析 (PCA)揭示模式空间的可视优化区域 ,选择优化点并逆推回到高维空间得到最优培养基组成 ,结果该菌株可积累L 缬氨酸 2 6 .38g·L-1,比初始值提高 7.8%。     

响应面法优化卑霉素发酵培养基的研究

在对卑霉素发酵培养基进行全因子试验和最陡爬坡试验后,运用Box-Behken设计的响应面试验(Response-surface experiment)对绿色产色链霉菌TN-29进行卑霉素发酵培养基的优化。响应面法对40h分批发酵结果的优化分析表明:豆饼粉、甘露醇及葡萄糖三种因素对卑霉素无明显的交互作用,在豆饼粉、甘露醇和葡萄糖的浓度分别为3.61%,2.99%,0.58%时,发酵液中效价值达到77.9U/ml的最大值。     

一组高效喹啉降解复合菌群的构建及其降解特性

【背景】喹啉是一种典型的含氮杂环污染物,广泛存在于焦化废水,具有致畸、致癌、致突变作用,易通过水体污染环境。微生物技术因其绿色高效的特点,被认为是喹啉废水污染最有前景的修复手段之一。【目的】筛选得到一组高效喹啉降解复合菌群,实现含喹啉废水的高效工业化处理。【方法】使用逐级递增驯化法从焦化废水厂污泥中筛选出一组高效喹啉降解复合菌群,结合形态学观察并通过酶活测定、底物广谱性研究,完成对该复合菌群的初探。然后将该复合菌群的培养pH、温度、转速、装液量、接菌量、不同浓度外加碳氮源进行单因素优化,结合优化结果以喹啉降解率为目标进行响应面优化,并通过降解动力学研究喹啉对复合菌群降解行为的影响。【结果】分离出可30 h降解1 500 mg/L喹啉的高效复合菌群,可以降解多种含氮杂环化合物;响应面优化结果表明,当pH、温度、转速分别为6.8、30 ℃、200 r/min时,降解率最高达66%;降解动力学分析发现,当喹啉浓度为1 154 mg/L时,比降解率最大高达60.0 mg/(L·h)。【结论】该复合菌群具有高效喹啉降解能力和底物降解广谱性,为微生物高效处理含喹啉废水的工业化处理提供了良好基础。     

CpG基序重组菌发酵培养基的优化

目的:为提高CpG基序重组菌的发酵水平,降低CpG重组质粒的生产成本,运用响应面法优化CpG重组菌发酵培养基。方法:利用Plackett-Burman试验筛选出影响发酵水平的3个最显著因素:糖蜜、玉米浆和工业蛋白胨。然后用响应面设计试验并优化得到最显著因素的最佳浓度,并进一步通过发酵试验验证优化后的培养基。结果:得到一组具有较高菌浓及质粒产量且价格低廉的发酵用培养基:糖蜜4.5g/L,玉米浆8.5g/L,工业蛋白胨8.5g/L,甘油10mL/L,KH2PO41.5g/L,K2HPO42.3g/L,MgSO4.7H2O 0.25g/L,在此培养条件下,OD600实测值为0.6771,理论值为0.6643,两者接近,与标准LB培养基相比,质粒产量提高了15%左右。结论:最终筛选到的培养基具有较高的性价比。     

高效氯氰菊酯降解菌CH7的分离鉴定及降解条件的优化

从农药厂活性污泥中,分离到一株能以高效氯氰菊酯为唯一碳源生长的细菌CH7。经生理生化试验和16S rD-NA分析,将菌株CH7鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。采用Box-behnken设计试验、响应面法(response surfacemethodology)优化菌株CH7的降解条件。在最优条件下(29.4°C,pH7.0,接种量0.15g/L),菌株CH7在12d内对100mg/L高效氯氰菊酯的降解率为90%。     

还原型谷胱甘肽高产菌株的初筛及其提取工艺优化

目的:筛选还原型谷胱甘肽(GSH)高产菌株并优化其提取工艺.方法:从中科院沈阳应用生态研究所菌种保藏室的酵母菌库中筛选GSH高产的酵母菌,改进培养基组分,提高胞内GSH含量,并优化热水抽提和乙醇提取两种方法,提高提取液中GSH含量.结果:筛选获得一株酿酒酵母Y,其胞内GSH含量9.60 mg/g,培养基改良后,胞内GSH含量又提高了34.8%.通过单因素和正交试验确定热水抽提法最优提取条件为:料液比1∶3,pH 2.0,在90℃水浴中,抽提10min,GSH的产量可达14.27mg/g干菌体.结论:添加氨基酸和葡萄糖都有利于酵母菌体的生长和GSH合成.热水抽提法较乙醇提取法相比,提取效果好、无污染、操作简单,为后续的分离纯化工作奠定基础.     

CP1菌株的分离、筛选及其对毒死蜱的降解

从生产毒死蜱的农药生产厂曝气池中分离、筛选到降解毒死蜱且能以毒死蜱为唯一碳源生长的微生物菌株,命名为CP1。根据该菌株的Biolog特性鉴定和16S rRNA序列相似性分析,初步鉴定该菌为苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)。利用正交实验和Box-Behnken响应面法对影响CP1菌株降解毒死蜱的主要因素进行优化分析,得到菌株CP1对毒死蜱的最适降解条件为:农药浓度100 mg/L,pH值7.0,温度为28.5°C。优化后,CP1对毒死蜱的降解率由最初的70.26%提高到75.18%。毒死蜱降解优化试验提高了CP1菌株对毒死蜱的生物降解性能。     

Mycobacterium sp．高效转化植物甾醇为雄甾-1，4-二烯-3，17-二酮的诱变选育

采用紫外线、亚硝基胍复合诱变雄甾-4-烯-3,17-二酮（AD）和雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮（ADD）的转化产生菌Mycobacterium sp．,结合平板筛选,获得一株遗传性状稳定单产ADD的突变菌株Mycobacterium sp．-11,其ADD质量浓度达到1246ms／L,比原始菌株（484mg／L）提高了150％,经初步优化后发酵液中ADD最高达到1430mg／L,发酵液中ADD质量占ADD、AD两产物质量总和的比例由70％提高到99．1％。