谷氨酸发酵生产菌的研究与开发

L-谷氨酸微生物工业化发酵生产已有50余年历史，回顾国内各味精厂曾使用过的菌种，主要是1．天津短杆菌；2．钝齿棒杆菌；3．北京棒杆菌及它们的突变株。目前厂家用葡萄糖发酵所使用的菌种主要为天津短杆菌T613的突变株，有FM820；FM84—415；FM-1到FM-20；S9114等，上述生产菌种，主要是通过诱变为主的微生物育种而获得，它的产酸能力伴随着谷氨酸发酵生产发展获得了很大的提高。但如果在现有产酸能力情况下，继续采用传统微生物育种技术（如诱变、细胞融合等手段）选育菌种，     

谷氨酸发酵生产菌的研究与开发

L-谷氨酸微生物工业化发酵生产已有50余年历史,回顾国内各味精厂曾使用过的菌种,主要是1．天津短杆菌：2．钝齿棒杆菌;3．北京棒杆菌及它们的突变株．．目前厂家用葡萄糖发酵所使用的菌种主要为天津短杆菌T613的突变株,有FM820：FM84—415：FM-1至UFM-20;S9114等上述生产菌种,主要是通过诱变为主的微生物育种而获得,它的产酸能力伴随着谷氨酸发酵生产发展获得了很大的提高。但如果在现有产酸能力情况下．继续采用经典微生物育种技术（如诱变、细胞融合等手段）选育芮种,以期达到大幅度提高产酸率和糖酸转化率已相当困难。因此,采用现代基因工程手段改造菌种,从而提高产酸率和糖酸转化率不失为目前最有效的方法。     

浅谈棒杆菌的谷氨酸分泌机理

在近半个世纪前的1957年，日本的Dr．S．Udeka和Dr．S．Kinoshita发现谷氨酸棒杆菌及其泄漏谷氨酸的独到特性以来，基于这个原始发现选育出的许多该细菌的突变株已经应用到发酵法生产L-谷氨酸，并达到了500m^3的工业发酵生产规模。尽管谷氨酸发酵生产已有40多年的历史以及多年对谷氨酸菌的详细研究，但是对于棒杆菌的谷氨酸分泌机理仍然未能完全阐明清楚。     

L-组氨酸产生菌株的选育

以谷氨酸棒杆菌 (Corynebacteriumglutamicum)ATCC1376 1为出发菌株 ,利用硫酸二乙酯和亚硝酸选育 3 氨基 1,2 ,4 三氮唑和组氨酸甲酯抗性突变株 ,但组氨酸没有得到大量的积累。选育出能在D 葡萄糖酸基本培养基上生长的突变株D 18,D 4 0 ,D 74 ,D 79,发酵 3d产酸达 1 0～ 1 6g/L。     

谷氨酸温度敏感型菌株CN1021的原生质体融合育种

本文以温度敏感型突变株 TMG0106和产酸高的天津短杆菌TG961为亲株,通过原生质体融合技术,成功地选育出了产酸率高的融合子CN1021,并且该菌株系温度敏感型菌株,可用于谷氨酸强制发酵.     

L-谷氨酸生产菌的选育及其发酵条件的研究

采用黄色短杆菌（Brevibacterium flavum)T1为始发菌株，根据代谢控制发酵原理，利用紫外线、硫酸二乙酯进行诱变，定向选育出具有寡霉素抗性、谷氨酸氧肟酸盐抗性的温度敏感突变株TM106。然后，以温度敏感突变株TM106和产酸率高（10．5％以上）的天津短杆TG961为亲株。通过原生质体融合技术，成功地选育出了产酸率高的融合子CM021，并且该菌株系温度敏感型菌株，可用于谷氨酸强制发酵。在摇瓶条件下，产酸达13.6g/dI；在6m^3发酵罐上进行中试，产酸达14．6g/dI，转化率达62％。     

L-谷氨酸温度敏感突变株的细胞融合育种及发酵条件

以黄色短杆菌为出发菌株，定向选育出具有寡霉素抗性、谷氨酸氧肟酸盐抗性的温度敏感突变株TMGO106，将其与产酸率高(10．5％)的天津短杆菌融合，得到融合子CM 1021，此菌株系温度敏感突变株，可用于谷氨酸强制发酵。经培养及发酵条件优化，在6m^3发酵罐上发酵32h，谷氨酸产率达14．6％，糖酸转化率达62．8％，达到国际先进水平。     

乳糖发酵短杆菌lysC突变对L-赖氨酸积累的影响

从一株乳糖发酵短杆菌L-异亮氨酸生产菌中克隆出天冬氨酸激酶AK-1的编码基因ly-sC1,经DNA测序并与来自谷氨酸棒杆菌ATCC13032的野生型lysC比对发现其中有2个核苷酸1186G和1187C缺失,造成翻译提前终止。AK-1还有下列2个有效突变位点:Ala 279 Thr和Ser317 Ala。lysC1在大肠杆菌BL21中的诱导表达量约为lysC的1/4,其表观比酶活也较低,但对L-苏氨酸和L-赖氨酸协同反馈抑制不敏感。用大肠杆菌-黄色短杆菌穿梭表达载体pDXW-8将ly-sC1在野生型乳糖发酵短杆菌ATCC13869中诱导型表达,经摇瓶发酵积累L-赖氨酸7.4 g/L,在3 L发酵罐上达40 g/L。     

提高谷氨酸菌种产酸的措施

味精是人们普遍喜爱的调味品,不但鲜味强烈,而且能调节人体生理功能,具有良好的保健功能与促进生长发育的作用,所以也是目前产量最大的调味品。味精生产的关键工序在发酵,其水平的高低直接影响到企业的经济效益,而发酵高产的首要条件是菌种,所以各单位领导都十分重视,想方设法提高菌种的产酸水平。１　优良菌种目前谷氨酸生产上使用的菌种有Ｂ９、Ｔ６１３,７３３８,ＦＭ４１５及经诱变处理的突变株。这些菌种都有各自的优点,在生产上发挥了良好的性能,使发酵水平逐步提高,生产成本不断降低,创造了良好的经济效益。然而,…     

谷氨酸棒杆菌苏氨酸脱氨酶基因敲除及对L-亮氨酸发酵的影响

L-异亮氨酸是L-亮氨酸发酵的主要副产物,L-异亮氨酸的积累对L-亮氨酸的发酵及提取均产生不利影响。采用基因重组技术敲除L-亮氨酸产生菌-谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TGL8207的苏氨酸脱氨酶基因ilvA,构建了ilvA缺失株谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum)TGL8207 ilvA。发酵结果显示:ilvA基因缺失对TGL8207 ilvA的生长影响很小。与供试菌比较,TGL8207 ilvA的L-亮氨酸产量和糖酸转化率分别提高了8.4%和1.9%。     

谷氨酰胺高产菌株的选育

本研究以产生谷氨酸的黄色短杆菌为出发菌株,经ＮＴＧ诱变,筛选出抗ＳＧ的高产谷氨酰胺菌株,摇瓶试验结果表明：突变株Ｂ．Ｆ３６６产谷氨酰胺５．８３％,发酵周期４２ｈ,副产物谷氨酸极少,是较为理想的生产谷氨酸胺的优良菌种。     

基于低拷贝质粒的高产紫色杆菌素谷氨酸棒杆菌的构建和发酵

该研究以公认安全（Generally Recognized as Safe,GRAS）的谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）为宿主,构建高产紫色杆菌素的重组菌株。利用谷氨酸棒杆菌天然大质粒pTET3的复制与分配元件,构建了低拷贝质粒pOK12CG1,该质粒在谷氨酸棒杆菌中的拷贝数约为6拷贝/基因组,且与谷氨酸棒杆菌常用质粒pEC-XK99E和pXMJ19兼容。以低拷贝质粒pOK12CG1为骨架构建了携带紫色杆菌素合成操纵子（vioABCDE）的质粒pCGvio,并分别以谷氨酸棒杆菌标准株ATCC 13032和插入序列（Insertion Sequence,IS）元件删除株为宿主,构建了7株合成紫色杆菌素的重组菌株。通过初步筛选,发现基于低拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pCGvio,其紫色杆菌素产量（508.24 mg/L）高于基于中高拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pECvio（376.16 mg/L）,而基于低拷贝质粒的IS元件删除重组菌株ISDM023/pCGvio紫色杆菌素产量达到了610.13 mg/L。进一步采用正交实验设计对重组菌株ISDM023/pCGvio进行培养基体积比（VLB:VBHIS）、诱导时间和IPTG诱导剂浓度这3个因素的发酵条件优化。结果表明,在VLB:VBHIS 为1:2、诱导时间为18 h、IPTG浓度为0.75 mmol/L的优化条件下,紫色杆菌素的摇瓶发酵产量可达了1 007.47 mg/L。该研究成功构建了紫色杆菌素的谷氨酸棒状杆菌重组菌株ISDM023/pCGvio,为谷氨酸棒状杆菌高效合成紫色杆菌素奠定了实验基础,也为其它产物的高效合成提供参考。     

缬氨酸生产菌株的定向改造及发酵优化

缬氨酸是人体必需氨基酸之一,具有重要的生理生化作用。为进一步提高缬氨酸产量及优化发酵过程的温度控制,从谷氨酸棒杆菌细胞壁肽聚糖合成途径的2个关键基因murA(cgl0352)和murB(cgl0353)入手,从1株缬氨酸生产菌中敲除murA和murB基因构建出重组工程菌株C.glutamicum A301。摇瓶发酵结果显示,该菌株具有温度敏感性,在变温发酵的条件下,能从生长型状态转化为产酸型状态,促进缬氨酸的积累。在5 L发酵罐中采用分段控温策略发酵,即前15 h控温33℃,15 h之后提温至39℃,重组工程菌株的缬氨酸产量达到35.5 g/L,与全程33℃发酵相比提高了55.7%。研究为缬氨酸发酵过程温度控制提供了经验,同时对于谷氨酸棒杆菌的定向改造提供了一种思路。     

纳豆芽孢杆菌/短乳杆菌混合发酵米糠的响应面工艺优化

以稳定米糠为主要基质,豆渣为营养因子,纳豆芽孢杆菌和保加利亚乳杆、嗜热链球菌、植物乳杆茵、瑞士乳杆菌、短乳杆菌为试验菌株,运用固态发酵技术,采用响应曲面法对益生茵混合发酵米糠的固体发酵工艺进行优化分析。试验结果表明:短乳杆菌最适于与纳豆芽孢杆菌混合发酵米糠,经响应面优化后最优发酵条件如下:米糠54%、豆渣6%、水40%、接种量10%、纳豆芽孢杆菌与短乳杆菌接种比例为1:1、温度34℃,先接入纳豆芽孢杆菌发酵3 d后再接入短乳杆菌发酵2 d。发酵后米糠中纳豆激酶产生量较其他混合菌种发酵方式明显提高,其中纳豆芽孢杆菌活茵数达到6.8×10~9cfu/g短乳杆菌活茵数4.5×10~9 cfu/g。     

基于响应面法优化谷氨酸棒杆菌发酵条件

该研究以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）P169为研究对象,以谷氨酸产量为主要评价指标,采用单因素试验和响应面法对其发酵条件进行优化,并进行摇瓶和20 L罐分批补料发酵验证。结果表明,谷氨酸棒杆菌P169产谷氨酸的最佳发酵条件为酵母粉41.0 g/L、葡萄糖27.0 g/L、尿素12.0 g/L和pH 7.0。在此优化条件下,谷氨酸产量达25.1 g/L,比优化前（16.5 g/L）提高了52.1%。以此为基料进行20 L罐分批补料发酵,谷氨酸产量达155 g/L,比优化前（142 g/L）提高了9.2%。该研究为提高谷氨酸棒杆菌谷氨酸产量提供了一种技术解决方案。     

谷氨酸生产菌具有哪些主要特证？

现有谷氨酸生产菌主要有下列特征：（1）细胞形态棒状、椭圆、短杆，都是极为相似的棒杆菌、短杆菌和小杆菌；（2）革兰氏阳性，无芽孢，不运动；     

L-色氨酸混菌发酵工艺

为解决L-色氨酸发酵过程中乙酸、乳酸等抑制性副产物积累对对菌体活力和色氨酸积累造成抑制的问题,利用2株色氨酸生产菌,即大肠杆菌TRTH和谷氨酸棒杆菌TQ2223进行混合发酵,利用谷氨酸棒杆菌代谢大肠杆菌产生的乙酸、乳酸等副产物,降低乙酸等副产物对大肠杆菌发酵的负面影响。通过单因素试验确定了混菌发酵的最佳接种间隔时间为14 h,谷氨酸棒杆菌TQ2223接种量为7. 5%,培养温度为36℃,p H 7. 0。在最佳工艺条件下进行了30 L发酵罐小试验证,结果显示,与普通发酵工艺相比,混菌发酵工艺的乙酸积累量减少84. 8%,乳酸积累量减少82. 9%,L-色氨酸产量提高13. 6%,糖酸转化率提高19. 1%。为发酵法高效生产L-色氨酸提供了新方案,为混菌发酵在氨基酸发酵中的应用提供了理论依据。     

新型表面活性剂在谷氨酸发酵中的应用

通过对预先选择的8种表面活性剂和3种溶剂作为谷氨酸发酵促进剂效果的初步筛选,得知聚氧乙烯基失水山梨醇单脂肪酸酯三季铵盐(CTTE)和二甲基亚砜(DMSO)对产酸率提高有较为明显的效果;进而从加入时间,加入剂量两个方面研究了筛选出的两种表面活性剂对谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)T-613菌体生长和谷氨酸发酵产酸的影响,同时研究了CITE和DMSO同时加入的协同效果,从而得到最佳的发酵工艺参数. 研究结果表明:菌种生长对数期(10h)加入DMSO为0. 1%(V/V),发酵中期(18h)加入(CTTE)为0. 08%(V/V),在不影响菌种生长的前提下,促使谷氨酸发酵产酸率由4. 86%提高到6. 55%,较原产量提高了36. 46%,同时发酵的周期由44h下降为36h,缩短了8h,有效的提高了生产效率;最终结合染色显微照片,分析了表面活性剂促进谷氨酸发酵的机理.     

稀土元素对谷氨酸发酵产酸及其谷氨酸脱氢酶的影响

以目前我国谷氨酸发酵广泛使用的谷氨酸棒杆菌S9114 为实验菌株 ,研究了稀土元素对谷氨酸发酵产酸及其谷氨酸脱氢酶的影响。结果表明LaCl3、CeCl3和NdCl3浓度分别为 0 72 0、0 0 71和 0 0 0 7mmol/L时 ,促使谷氨酸发酵产酸水平提高 6%～ 8% ,对菌体的GDH NADPH的酶活性有显著的激活作用。实验还表明 ,稀土元素对纯化GDH NADPH的活性也有一定的调节作用     

谷氨酸棒杆菌生产缬氨酸的代谢工程研究进展

L-缬氨酸是人体必需的三种支链氨基酸之一,在生命代谢过程中起着非常重要的作用,因此被广泛应用于食品、医药及饲料等行业。目前,L-缬氨酸主要采用微生物发酵法生产,而谷氨酸棒杆菌是最常用的生产菌种。作者分析了谷氨酸棒杆菌中L-缬氨酸的生物合成途径和代谢调控,综述了对其进行代谢工程改造来提高L-缬氨酸产量的最新研究进展。