混菌发酵生产γ-聚谷氨酸的工艺条件优化

采用谷氨酸棒杆菌S9114和枯草芽胞杆菌NTG-4在10 L自控发酵罐上进行混菌发酵,探索混菌发酵生产γ-聚谷氨酸的可行性并进行工艺优化。结果表明:温度、接种量、pH及溶氧对聚谷氨酸发酵有较大影响,发酵前期维持32℃,6 h提温至37℃变温控制,谷氨酸棒杆菌和枯草芽胞杆菌接种量分别为5%和0.5%,pH 7.0,溶氧20%最有利于γ-聚谷氨酸发酵,在此条件下发酵32 hγ-聚谷氨酸最高产量为38.3 g/L。     

乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响

【目的】研究乙酸合成途径阻断及NADH氧化酶表达对于谷氨酸棒杆菌生产乙偶姻的影响。【方法】在谷氨酸棒杆菌CGF2中异源表达als SD操纵子构建乙偶姻生产菌株CGT1,考察敲除乙酸生成途径cat和pqo对乙偶姻的影响。然后引入短乳杆菌的NADH氧化酶,在优化的溶氧条件下研究其对乙偶姻产量的影响。【结果】CGT1在摇瓶发酵中可积累6.27 g/L乙偶姻,敲除cat使乙偶姻产量显著提高30.94%,达到8.21 g/L;双敲除cat和pqo没有进一步提高产量。通过优化发酵的溶氧水平,乙偶姻产量达到10.06 g/L。在高溶氧水平下引入NADH氧化酶导致菌株的生长和糖代谢速率提高,但乙偶姻产量略有降低。在分批补料发酵中,重组菌株乙偶姻产量达到40.51 g/L,产率为0.51 g/(L?h)。【结论】在谷氨酸棒杆菌中阻断乙酸合成途径cat能够有效提高乙偶姻产量,NADH氧化酶在高溶氧水平下表达不利于乙偶姻的合成,需要进一步调节表达水平以确定其效果。     

赤霉素发酵溶氧优化调控研究

为了解溶氧对赤霉素发酵过程影响以及相应工艺优化,采用不同溶氧条件下藤仓赤霉菌Gibberella fujikuroi分批发酵生产赤霉素的过程进行菌丝浓度、残糖浓度和GA3产物浓度检测,并微分运算得出比生长速率与比产物合成速率随发酵时间变化,分析了溶氧对比生长速率与比产物合成速率以及得率的影响,进而提出Gibberella fujikuroi发酵高产的溶氧控制策略:在发酵初始阶段(0–50h)控制溶氧30%左右,以维持较高的菌体生长速率;发酵中后期(50–184h),溶氧控制在15%,以获取菌丝持续较高的GA3合成速率能力。采用这一优化溶氧控制策略,发酵过程中最大菌丝浓度19.24g/L、最终赤霉素浓度2 180mg/L和平均比产物合成速率0.616mg/(g·h),比未优化前发酵分别提高了8.33%、13.25%和4.58%,表明所采取的分阶段溶氧控制策略对促进GA3生产有效。     

不同溶氧对谷氨酸棒杆菌代谢的影响

【目的】以谷氨酸棒杆菌为研究对象,分别控制在0、30%、50%3种溶氧水平下进行发酵,分析不同溶氧水平下代谢的变化。【方法】通过检测发酵代谢物中有机酸、氨基酸的含量,以及测定代谢途径中关键酶活性及其编码基因的表达情况来考察不同溶氧水平下物质代谢发生的变化。通过检测胞内还原力和ATP的含量来分析不同溶氧水平对能量代谢产生的影响。【结果】谷氨酸棒杆菌代谢支路受溶氧的影响而发生改变,氨基酸、有机酸的产量也随之改变。特别是在低溶氧(0)情况下,细胞内氧化磷酸化减弱,导致维持生命活动所必需的ATP供应减少,因此细胞通过增强底物水平磷酸化来产生ATP以满足生命活动的需求。在此情况下,胞内NADH得到较多积累,TCA循环代谢流量减小,而转向糖酵解、乙醛酸循环等,并且这个过程伴随多种杂酸包括乳酸、缬氨酸、亮氨酸等的产生,必将影响目的产物的产量。【结论】研究结果对于进一步采取措施优化溶氧的控制策略,提高目的产物的产量具有指导意义。     

L-谷氨酸补料分批发酵的研究

对谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriuin glutamicum)HCJ46产L-谷氨酸的补料分批发酵条件进行研究.结果表明:最适初糖质量浓度和最佳残糖维持质量浓度分别为100和(10～20)g/L;对发酵控温方式进行研究,确定了最佳温度控制策略为0～8h维持32℃,8～16h维持34℃、16～32h维持36℃,同时发现相对溶氧控制在30%左右时产酸最高.在以上的优化条件下,L-谷氨酸产量从72g/L提高到95g/L,提高了31.9%.     

溶氧对L-苏氨酸发酵的影响

探索溶氧对L-苏氨酸发酵过程的影响及其控制方法。通过摇瓶装液量试验、不同溶氧控制方式考察发酵过程中溶氧对L-苏氨酸合成的影响。采用补料分批发酵工艺发酵L-苏氨酸,利用氨基酸分析仪测定发酵液中L-苏氨酸的产量,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。可以得出溶氧对L-苏氨酸生物合成有重要影响,并建立了最佳溶氧控制条件。     

溶氧对L-缬氨酸发酵过程的影响

目的:以黄色短杆菌XV0505为供试菌,探索溶氧对L-缬氨酸发酵过程的影响及其控制策略。方法:利用5L发酵罐,考察了不同溶氧浓度对L-缬氨酸发酵的影响,并采用代谢流分析对其结果进行阐述,提出分阶段溶氧控制策略。结果:采用分阶段溶氧控制策略,即在0～24h溶氧浓度为20%,24～60h溶氧浓度为5%,发酵60h,L-缬氨酸可达到58.36g/L,比5%和20%溶氧浓度下分别提高了18.95%和13.56%。结论:溶氧浓度对L-缬氨酸发酵有重要影响。     

氨基酸发酵中的通气搅拌效果

<正> 在氨基酸发酵中,与碳源和氮源相并列,氧是被大量地消耗的原料之一。以谷氨酸发酵为例,如试验式(1),消耗1摩尔葡萄糖时,氧被消耗2.33摩尔。这个式子表示,当主原料葡萄糖消耗100克/升时,必须要有41.4克的氧气。 1摩尔萄葡糖+2.33摩尔氧→0.82摩尔谷氨酸+1.94摩尔碳酸气(1) 另一方面,氧花培养基中只能溶介约7ppm,这徉微量的氧,在谷氨酸生产菌呼吸旺盛的培养液中,仅14秒就被消耗尽。由于缺氧情况下琥珀酸或乳酸等付产物的积累量增多,发     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成*

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成:添加豆油 0.5-5.0%(w/v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到2.98mg/L,对照组虾青素产率为2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。     

溶氧对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响

在摇瓶和5 L发酵罐中研究了溶氧 (DO) 对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响,总结了5 L发酵罐中β-胡萝卜素发酵过程中溶氧的变化规律.结果表明,当500 mL摇瓶装液量为50 mL,转速为240 r/min条件下发酵生产β-胡萝卜素产量最大,达到3.416 g/L; 5 L发酵罐中,在搅拌转速为1 000 r/min,通气量为1.5 vvm的条件下,β-胡萝卜素的产量可达到3.712 g/L,略高于摇瓶,这可能是由于5 L发酵罐中的气液传递和混合状况好于摇瓶,促进了产物的合成.     

氧载体强化氧传递促进法夫酵母虾青素的合成

法夫酵母生物合成虾青素是强好氧发酵过程,溶氧水平直接影响细胞虾青素的产率。本文对虾青素的氧载体强化氧传递双液相发酵进行了研究。实验结果表明,添加豆油(作为氧载体)可提高法夫酵母发酵时的溶氧水平,促进虾青素的合成：添加豆油 0.5-5.0％ (w／v),虾青素产量随豆油添加量逐步提高,最高时达到 2.98mg/L,对照组虾青素产率为 2.50mg/L。并证明产量的提高是单位质量细胞的虾青素合成效率提高的结果。摇瓶培养时转速的高低不同,对豆油的最适添加量存在影响。较高摇瓶转速有利于豆油在培养基中分散,从而利于强化氧的传递。     

L-色氨酸生物合成的代谢流量分析

建立了谷氨酸棒杆菌合成L-色氨酸(L-Try)的代谢流量平衡模型,应用该模型计算出发酵中后期的代谢流分布并通过MATLAB软件线性规划得到Try理想代谢流分布。结果表明75．15％的碳架进入糖酵解,24．85％的碳架进入HMP途径;但与理想代谢流相比,应从遗传改造和发酵控制方面降低TCA循环的代谢流,减少副产氨基酸的生成,摸索最适的溶氧控制对提高Try产率至关重要。     

L-色氨酸生物合成的代谢流量分析

建立了谷氨酸棒杆菌合成L色氨酸(LTry)的代谢流量平衡模型,应用该模型计算出发酵中后期的代谢流分布并通过MATLAB软件线性规划得到Try理想代谢流分布。结果表明75.15%的碳架进入糖酵解,24.85%的碳架进入HMP途径;但与理想代谢流相比,应从遗传改造和发酵控制方面降低 TCA循环的代谢流,减少副产氨基酸的生成,摸索最适的溶氧控制对提高Try产率至关重要。     

氧载体对小白链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸的影响

为了有效改善发酵体系中的溶氧水平,提高小白链霉菌Streptomyces albulus PD-1发酵生产ε-聚赖氨酸的能力,文中通过对氧载体的种类、最佳添加浓度以及添加时间进行筛选,最终确定在0 h添加0.5%(V/V)的正十二烷促进ε-聚赖氨酸生产效果最佳。在5 L发酵罐0 h添加0.5%的正十二烷进行批次补料发酵,ε-聚赖氨酸的产量和菌体干重分别可以达到(30.8±0.46)g/L和(33.8±0.29)g/L,较之对照组分别提高了31.6%和20.7%。ε-聚赖氨酸的产量和菌体干重的提高归因于0.5%正十二烷的添加促进发酵液中溶氧水平从23.8%提高到32%,同时发酵液中的一种主要副产物(聚二氨基丙酸)的含量下降31%。实验结果表明,正十二烷的添加可以提高S.albulus PD-1发酵液中的溶氧水平,抑制副产物的生成,促进ε-聚赖氨酸的合成。     

溶氧对杀菌肽-X发酵工艺的影响

本研究采用 30L自动控制发酵罐研究了重组杀菌肽 X工程菌的基本发酵条件。经 12h发酵培养 ,发酵培养基中氨苄青霉素浓度为 0和 100μg/mL时 ,包涵体得率基本一致 ,干重分别为1.24和1.20g L ;控制溶氧为 20%～30%和溶氧自然变化 (转速分别为 250和150r/min)的条件下 ,包涵体得率有较大差异 ,干重分别为0.05、0.71和1.24g L。在较优化的发酵条件下 ,目的融合蛋白的表达量占菌体总蛋白的 45%～50%。     

发酵过程中溶氧浓度对D-核糖发酵的影响

通过固定不同溶氧浓度(DOT)对短小芽孢杆菌(Bacillus pumlus)进行分批发酵的过程参数变化的比较,发现发酵前期与后期对氧的需求不尽相同,探讨了氧代谢途径及溶氧浓度对核糖发酵的影响机理,并提出分阶段供氧模式。结果表明,发酵时间44h后,整个发酵过程保持了较高的核糖产率和葡萄糖消耗率,最终核糖产量和细胞生成量分别提高了5.0％和18.8％。     

甲醇/山梨醇共混流加控制溶氧改善毕赤酵母表达猪圆环病毒Cap蛋白的发酵性能

研究在重组毕赤酵母(GS115,Mut+)表达猪圆环病毒Cap蛋白的发酵过程中,甲醇毒害作用以及溶氧波动影响目的蛋白的正常表达。基于对甲醇和山梨醇代谢途径的分析,将C源流加的手动调节与反馈控制相结合,提出了1种新型的甲醇/山梨醇共混诱导策略,能够将溶氧稳定地控制于某一设定值,同时避免甲醇毒害作用。使用该策略将溶氧控制于20%的批次,C源(甲醇和山梨醇)添加过少,导致Cap蛋白表达量较低(54 mg/L);而将溶氧控制于10%的批次,C源流加速率适宜,Cap蛋白表达量达到198 mg/L,表达水平明显高于采用传统甲醇诱导策略(0 mg/L)和DO-stat诱导策略的批次(121 mg/L)。     

氧载体对L-天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物L－天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合于该发酵过程。随后以产物L－天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用．实验表明,发酵基质中5％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了L－天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高21％左右。     

氧载体对L—天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物Ｌ天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合于该发酵过程。随后以产物Ｌ天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用,实验表明,发酵基质中５％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了Ｌ天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高２１％左右     

谷氨酸棒杆菌一步法发酵糖质原料生产γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸在食品、化妆品、生物医药等领域具有广泛的应用,目前主要的生产菌株是谷氨酸依赖型菌株,在生产过程中需要添加谷氨酸作为前体,因而生产γ-聚谷氨酸的成本较高。文中主要研究从糖质原料一步法发酵合成γ-聚谷氨酸的生产工艺。首先,从产γ-聚谷氨酸的菌株枯草芽孢杆菌中克隆γ-聚谷氨酸合成酶的基因簇pgs BCA,在谷氨酸棒杆菌模式菌株ATCC13032中进行诱导型和组成型表达,结果显示,仅诱导型表达菌株可以积累γ-聚谷氨酸,产量为1.43 g/L。进一步对诱导条件进行优化,确定诱导时间为2 h,IPTG浓度为0.8 mmol/L,γ-聚谷氨酸产量为1.98g/L。在此基础上,在一株高产谷氨酸的谷氨酸棒杆菌F343中外源表达pgs BCA,对重组菌进行发酵,结果表明,在摇瓶发酵中γ-聚谷氨酸产量达到10.23g/L,在5L发酵罐中产量达到20.08g/L;继而对γ-聚谷氨酸进行分子量测定,结果显示,产自F343重组菌的γ-聚谷氨酸的重均分子量比产自枯草芽孢杆菌的提高34.77%。文中构建了一步法发酵糖质原料生产γ-聚谷氨酸的新途径,同时为开发其潜在应用奠定了基础。