氧应力在产朊假丝酵母发酵生产谷胱甘肽过程中的作用

为了提高产朊假丝酵母合成GSH的能力,采用外界氧应力刺激的方式对细胞进行处理。稳定期之前添加H2O2对细胞生长有抑制作用,但稳定期添加H2O2对GSH的合成有促进作用,当H2O2添加总浓度为30 mmol.L-1时,无论采用一次性添加还是补加策略,都可以提高GSH的合成能力,胞内GSH质量分数提高幅度最大接近于20%,GSH产量最多提高17%。GSH分批发酵结果表明,稳定期补加H2O2对于产朊假丝酵母细胞来说,要比一次性添加H2O2对提高胞内GSH含量并最终增加GSH产量更为有效,该结果为实现氧应力刺激下GSH的过量合成提供了条件。     

氮源及碳氮比对产朊假丝酵母合成谷胱甘肽的影响

研究了N源对产朊假丝酵母细胞生长和谷胱甘肽(GSH)合成的影响。在此基础上,分别以(NH4)2SO4和尿素作为单一N源,摇瓶条件下研究了不同C、N比对GSH发酵的影响。结果发现尿素有利于细胞生长,而(NH4)2SO4更有利于GSH的合成,并且酵母细胞在利用这2种N源合成GSH时,各自具有最佳的C、N比((NH4)2SO4为8.3 mol/mol,尿素为5.6 mol/mol)。最佳C、N比下的GSH分批发酵结果显示,尿素是更合适的N源,最终细胞干质量和GSH产量可以分别达到16.48 g/L和246.4 mg/L。最后分别采用发酵动力学模型和代谢网络分析对该结果产生的原因进行了定量解释。     

过氧化氢胁迫促进产朊假丝酵母合成谷胱甘肽

谷胱甘肽(GSH)在生物细胞抵御外界环境条件的刺激和胁迫时起到非常重要的作用。考察了不同时间不同浓度过氧化氢胁迫和过氧化氢连续胁迫对产朊假丝酵母合成GSH的影响, 发现低浓度过氧化氢的连续胁迫对GSH的合成有明显促进作用。进一步在发酵罐上应用了低浓度过氧化氢(36 mmol/L)持续胁迫策略, 最终GSH产量为922 mg/L, 胞内GSH含量为1.64%, 比对照分别提高了7%和35%。     

过氧化氢胁迫促进产朊假丝酵母合成谷胱甘肽

谷胱甘肽(GSH)在生物细胞抵御外界环境条件的刺激和胁迫时起到非常重要的作用。考察了不同时间不同浓度过氧化氢胁迫和过氧化氢连续胁迫对产朊假丝酵母合成GSH的影响, 发现低浓度过氧化氢的连续胁迫对GSH的合成有明显促进作用。进一步在发酵罐上应用了低浓度过氧化氢(36 mmol/L)持续胁迫策略, 最终GSH产量为922 mg/L, 胞内GSH含量为1.64%, 比对照分别提高了7%和35%。     

温度对谷胱甘肽分批发酵的影响及动力学模型

研究了24～32℃范围内产朊假丝酵母生产谷胱甘肽的分批发酵过程,发现较高温度对细胞生长有促进作用,而较低温度则更有利于谷胱甘肽产量的提高。应用改进的Logistic和LuedekingPiret方程分别对细胞生长动力学和谷胱甘肽合成动力学进行了模拟,得到不同温度下各种动力学参数。在此基础上,进一步研究了温度同细胞生长动力学参数之间的内在联系,得到谷胱甘肽分批发酵过程中细胞浓度的变化同温度以及底物浓度之间的一般关系式：dX-dt＝［0.0224(T+1.7)］2X(1-X/X_max)1+S｛8.26×10.6×exp［-31477/R/(T+273)］｝。验证实验结果表明,该模型具有很好的适用性。     

产朊假丝酵母发酵生产谷胱甘肽的补料研究

为了实现产朊假丝酵母( Candida utilis WSH02-08)的高密度培养和提高谷胱甘肽 ( glutathione, GSH)产量,在分批发酵研究的基础上,考察了指数速率流加和DO-stat反馈流加对产朊假丝酵母合成GSH的影响.结果表明,采用指数速率流加可获得高细胞密度,但不利于GSH的合成,而采用DO-stat反馈流加较适宜细胞积累GSH.因此,提出并运用了指数速率-DO-stat组合流加策略,即采用指数速率流加实现细胞高密度培养,采用DO-stat反馈流加实现GSH的高积累,细胞量、GSH产量和胞内GSH含量分别为82.5 g/L、1120.6 mg/L和1.46%,实现了高细胞密度和高胞内GSH含量的相对统一.     

产朊假丝酵母全细胞转化合成谷胱甘肽的营养条件

为了进一步提高产朊假丝酵母全细胞转化生物合成谷胱甘肽(GSH)的能力,利用响应面分析方法对酵母培养的发酵培养基进行优化。在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman设计筛选出显著影响GSH转化力的2个主要因素:葡萄糖和KH2PO4。采用最陡爬坡试验和响应面设计预测了葡萄糖和KH2PO4的最佳质量浓度分别为58.5和17.2 g/L。验证实验结果表明,在该优化培养基条件下,酵母细胞的GSH转化力为1.54 mg/(g·h),比优化前提高了1倍。该结果为类似的采用全细胞转化法高效合成有用化学品的研究与开发提供了可行的优化思路。     

培养方式对富硒产朊假丝酵母性能的影响

在摇瓶和5 L发酵罐水平上分别考察亚硒酸钠浓度及其添加方式对高性能(高有机硒含量和高谷胱甘肽含量)富硒产朊假丝酵母制备的影响.结果表明:亚硒酸钠添加质量浓度为15 mg/L时,产朊假丝酵母具有较好的富硒效果,但一次性添加对酵母细胞有较大的毒害作用.采用分批次添加亚硒酸钠的方法获得了较好的制备高性能富硒产朊假丝酵母的培养方式:发酵起始添加L-蛋氨酸10 mmol/L,并在发酵过程的12和15 h分别添加亚硒酸钠10和5 mg/L.在此培养方式下,产朊假丝酵母胞内谷胱甘肽和有机硒含量分别达到172.3 mg/L和1194 μg/g.     

一种新的食品酵母表达系统:产朊假丝酵母

由于其安全性及高效性,产朊假丝酵母表达系统受到越来越广泛的重视。该酵母具有以下特点：严格好气的条件下生长不会产生乙醇,发酵密度高,在廉价的糖蜜中能生长,本详细介绍了该系统的生物学特点,转化方法和应用前景。     

产朊假丝酵母细胞和细胞壁对铜离子吸附条件的研究

观察温度和ｐＨ值对产朊假丝酵母细胞与分离纯化的细胞壁对铜离子吸附的影响,探讨细胞壁在酵母吸附重金属离子过程中的作用ｐＨ升高,细胞和细胞壁对铜离子的吸附能力都提高,吸附最适ｐＨ为６．０。温度升高可提高细胞和细胞壁的吸附能力,最适温度为５０℃。细胞壁是铜离子吸附的主要部位,细胞壁嵌合蛋白（３３×１０＾３蛋白）起重要作用。     

S-腺苷甲硫氨酸和谷胱甘肽联产发酵的环境条件

在5 L发酵罐中,研究pH、搅拌转速和温度等环境条件对产朊假丝酵母CCTCC M209298联产发酵合成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)和谷胱甘肽(GSH)的影响,发现酵母细胞生长、SAM和GSH合成各自需要最适的pH、搅拌转速和培养温度。以SAM和GSH联产量最大化为目标,获得了较为合适的联产发酵条件:pH 5.0,搅拌转速350 r/min,温度30℃。在此环境条件下,结合不低于35%的溶氧体积分数,分批培养产朊假丝酵母24 h,最终SAM和GSH联产产量可达到579.6 mg/L。     

Enhanced intracellular glutathione synthesis and excretion capability of Candida utilis by using a low pH-stress strategy

AIMS: To study the effect of low pH stress on glutathione (GSH) synthesis and excretion capability of GSH fermentation production in Candida utilis. METHODS AND RESULTS: When C. utilis WSH 02-08 was cultivated in a glucose-ammonium sulfate medium without pH control, GSH leakage occurred when the pH of the medium decreased to 1.5. However, analysis of the cell viability indicated that the cells were not lysed. To further study the effect of low pH stress on GSH production, pH-controlled batch cultures were conducted, where the pH was switched from 5.5 to 1.2 at 24 h and maintained at 1.2 for 6 h. Nearly all intracellular GSH was leaked into the medium and the cell viability decreased dramatically, conceiving a long-term exposure of strain WSH 02-08 at low pH environment led to a complete cell lysis. A critical point (treated at pH 1.2 for 3 h) was experimentally determined, where most cells were alive but suffering a low pH stress. Low pH-stressed C. utilis cells displayed an increased intracellular GSH synthesis and export capability, which protected the cells against short-term low pH treatment. CONCLUSIONS: Using this knowledge, a low pH-stress strategy was developed and applied in fed-batch production of GSH and 197.3 mg l-1 of GSH was secreted into the medium. The GSH-specific production yield could be increased from 2.11 to 2.67% (w/w), and the total GSH concentration could reach 737.1 mg l-1 and increased by 24.9%. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: This is the first report of GSH secretion of C. utilis at low pH. This study demonstrated the importance of the physiology-based fermentation strategy in the production of useful metabolites.     

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。     

pH值对D-核糖发酵的影响及补料发酵的研究

研究了不同 pH值对D 核糖产量的影响。发酵初期pH自然下降时有利于菌体生长 ,菌体生长对数期较长 ,菌体质量浓度最高可达 15 .3g/L ;发酵中后期 pH值控制在 7.0时有利于D 核糖的持续合成 ,同时对D -核糖的流加补料发酵进行了初步研究 ,最终使菌体质量浓度最高达到 2 0 .1g/L ,D 核糖产量达到了 6 2 .5g/L。