唾液链球菌嗜热亚种Y-2细胞转化法制备γ-氨基丁酸

研究反应pH值、反应温度、重金属盐、表面活性剂、底物浓度、菌体质量浓度和磷酸吡哆醛添加量对Streptococcus salivarius subsp.thermophilus Y-2细胞转化法生产γ-氨基丁酸的影响。获得反应体系的最佳组成为:湿菌体25g/L、BaCl2 40mmol/L、Triton X-100体积分数0.02%、L-谷氨酸单钠盐(L-monosodium glutamate,MSG)47.5g/L和L-谷氨酸(L-glutamic acid,L-Glu)90.0g/L。该体系在40℃、pH 4.5和搅拌速度100r/min的最适转化条件下进行反应72h,转化液GABA产量达到了(87.16±4.33)g/L,细胞平均生产力为(48.42±2.41)mg/(h.g),摩尔转化率为(97.60±4.71)%。     

响应面法优化重组大肠杆菌全细胞合成D-苯基乳酸

研究利用重组大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）/pET-28a-ldhD全细胞生物转化苯丙酮酸（phenylpyruvic acid,PPA）合成D-苯基乳酸（D-phenyllactic acid,D-PLA）的条件。通过Plackett-Burman试验设计,从影响细胞转化的6 种因素中筛选得出转化温度、底物浓度和磷酸钠缓冲液pH值对底物PPA摩尔转化率有显著影响;采用Box-Behnken试验设计和响应面优化,对该重组菌全细胞转化合成D-PLA的条件进行了优化。最佳分批转化条件：转化温度为38 ℃、底物浓度为42 mmol/L、磷酸钠缓冲液pH 7.0、菌体质量浓度20 g/L、葡萄糖质量浓度20 g/L。在该条件下反应0.5 h,底物摩尔转化率为65.32%。根据此最佳转化条件,经4 h的间歇补加底物转化获得D-PLA最终浓度为119 mmol/L（19.75 g/L）,生产率为4.94 g/（L·h）。     

水/有机溶剂双相体系中色氨酸合成酶酶法合成2-甲基-L-色氨酸

本文作者研究了水/有机溶剂双相体系中利用色氨酸合成酶催化L-丝氨酸和2-甲基吲哚合成2-甲基-L-色氨酸,考察了有机溶剂、有机溶剂体积分数、p H、反应温度、表面活性剂、金属离子和底物浓度对色氨酸合成酶催化合成2-甲基-L-色氨酸的影响。有机溶剂包括二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和辛醇,表面活性剂包括吐温80、聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、CTAB和Trion X-100,金属离子包括Mg2+、Ca2+、Cu2+、Co2+和Zn2+。结果表明,酶法最佳转化条件为:有机相溶剂为甲苯,甲苯体积分数为2%,反应温度为40℃,水相p H为8,底物L-丝氨酸浓度为150mmol/L,表面活性剂Trion X-100质量分数为2%,金属离子Ca2+浓度为0.1 mmol/L,色氨酸合成酶酶促反应5 h,2-甲基-L-色氨酸的质量浓度为21.17 g/L。重组大肠杆菌DM206可作为2-甲基-L-色氨酸生产菌,具有较好的2-甲基-L-色氨酸生产潜力。     

重组大肠杆菌双相体系合成(R)-2-羟基-3-苯基丙酸

在水/正己烷双相体系中,利用重组大肠杆菌全细胞催化苯丙酮酸(PPA)提高(R)-2-羟基-3-苯基丙酸(PLA)的产量。研究了双相体系中正己烷的体积分数、转化温度、转速、底物浓度和菌体量对PLA产量的影响。结果表明:最优转化条件为正己烷体积分数为40%;转化温度为40℃;转化转速为300 r/min;底物浓度为15 g/L;湿菌体浓度为15 g/L。在此条件下进行全细胞转化,PLA的产率为(7.25±0.08)g/(L·h)。分批补加底物,生成PLA的单位时间产量为(8.77±0.13)g/(L·h)。     

乳酸乳球菌生产γ-氨基丁酸条件的优化

采用析因设计和中心组合试验设计对乳酸乳球菌FJNU-GA1304产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的条件进行优化。完全析因设计优化后的细胞转化条件为:p H 3.5、反应温度40℃、反应时间24 h,谷氨酸钠质量浓度20 g/L和湿菌体质量浓度25 g/L;在单因素试验的基础上,通过筛选设计确定谷氨酸钠、玉米浆粉和葡萄糖质量浓度为主效因子。采用三因素三水平的中心组合试验对主效因子的交互作用进行分析,结果表明:最佳的培养基组成为谷氨酸钠9.50 g/L、玉米浆粉12.50 g/L、葡萄糖5.74 g/L、酵母膏5.00 g/L、K2HPO4 1.20 g/L、Mg SO4 0.60 g/L。在最佳转化条件和发酵培养基组合下,GABA产量最高达9.06 g/L,比优化前4.80 g/L提高了88.8%。     

生物合成γ-氨基丁酸工艺条件的优化

为了建立L-谷氨酸与γ-氨基丁酸(GABA)之间的转化关系,采用二次回归正交旋转组合设计方法对影响GABA生物合成的因素进行优化.建立了GABA生成量与底物浓度、温度、pH之间的数学模型;并确立了GABA制备的最佳工艺条件:底物浓度56.82mmoL/L、温度为40℃、pH为3.53.在此条件下,GABA的生成量达到0.84mg/mL.     

重组蔗糖异构酶的制备及应用条件优化

对重组菌株E.coli BL21(DE3)/p ET-24a-pal I摇瓶发酵产酶进行研究,探讨了3 L发酵罐中不同乳糖诱导浓度对菌体高密度发酵产酶的影响。结果表明,摇瓶发酵得到胞外上清酶活253.1 U/m L,3 L发酵罐高密度发酵时,在0.4 g/(L·h)乳糖诱导浓度下,发酵上清酶活可达到最大值654 U/m L。对重组蔗糖异构酶转化蔗糖生成异麦芽酮糖的酶转化条件进行了优化,结果表明,当底物浓度为400 g/L,反应初始p H 6.5,温度30℃,加酶量20 U/g蔗糖,转化时间8 h,异麦芽酮糖可以达到最大转化率87.9%。     

重组大肠杆菌生物合成γ-氨基丁酸的发酵条件优化

目的:在摇瓶水平上对重组大肠杆菌发酵生产γ-氨基丁酸的发酵条件进行优化。方法:首先对培养基组分中的碳源、氮源、底物浓度和无机盐进行优化,之后对诱导温度、诱导剂浓度、诱导培养的p H值、调整p H时间、装液量、诱导发酵时间进行优化,以确定最佳发酵条件。结果:在最佳培养基组分和培养条件下,发酵液中γ-氨基丁酸的产量达19.18 g/L。与初始发酵培养基发酵所得γ-氨基丁酸的产量3.98 g/L相比,γ-氨基丁酸的产量增加3.82倍。结论:研究结果为γ-氨基丁酸的产业化应用奠定了良好的基础。     

植物乳杆菌β-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖及其体外乳酸菌增殖活性

利用植物乳杆菌来源的β-半乳糖苷酶合成低聚半乳糖(galactooligosaccharides,GOS),通过对乳糖浓度、反应温度、体系p H以及酶浓度等反应条件及其体外增殖乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)进行研究,确定酶法合成GOS及其各主要组分产量的最优条件并表征其益生功效。结果表明:乳糖浓度和反应温度的变化对于产物合成影响较大,为主要影响条件,而体系p H和酶浓度对于各产物最高产量的影响不显著,为次要影响条件。经过对反应条件进行优化,总产量与各组分产量的最优条件一致,为底物浓度400g/L,体系p H 7.0,10 U/mL的酶浓度,45℃水浴10 h。总GOS产量达到177.26 g/L,在体系中占44.31%(m/V)。其中异乳糖、6′-半乳二糖、6′-GOS和3′-GOS的产量分别是63.22 g/L、15.32 g/L、72.21 g/L和25.11 g/L。相比较主要以β(1→4)糖苷键连接的商业化低聚半乳糖(QHT-GOS),半乳糖残基以β(1→6)糖苷键连接为主的新合成GOS对于供试LAB增殖作用更为显著,表现在以较低的低聚糖比例(44.3%)达到与之高比例低聚糖(70%)相当的LAB生长密度,以及具有明显优势的最大比生长速率。     

乳酸菌细胞转化法制备γ-氨基丁酸的研究

在利用乳酸茵Lactococcus lactis 1.009细胞中的谷氨酸脱羧酶转化制备γ-氨基丁酸(GABA)的过程中,探讨了茵体浓度、缓冲液种类及浓度、转化时间、茵龄、磷酸吡哆醛添加量、底物添加方式等因素对GABA产量的影响.结果表明,细胞转化法制备GABA的最佳条件为:菌体浓度10g/L,茵龄14h,缓冲液为0.2mol/L pH4.7的醋酸缓冲液,PLP的添加量为0.Immol/L.通过多次分批添加谷氨酸,50℃下反应60h后,GABA的积累量可迭19.1g/L,转化率为99.9%.     

巨大芽孢杆菌的筛选及其全细胞合成苯基乳酸条件

筛选一株高产苯基乳酸菌株Z2013513,优化其全细胞转化苯丙酮酸(PPA)合成苯基乳酸(PLA)的方法。单因素试验表明,最优的转化条件为菌龄12 h,5 g/L葡萄糖,2 g/L苯丙酮酸钠,p H 7.0,反应温度40℃,菌体质量浓度9 g/L,1 mmol/L的Ca2+、Mg2+,1%吐温-80,苯基乳酸产量由优化前的1.58 g/L提高到2.2 g/L。在此基础上,通过分批补加底物和葡萄糖,苯基乳酸产量达到7.25 g/L,合成强度1.45 g/(L·h),转化率达57%。     

谷氨酸脱羧酶基因的挖掘、表征及全细胞制备γ-氨基丁酸的研究

γ-氨基丁酸是一种重要的生物活性因子,通过谷氨酸脱羧酶（GAD）使L-谷氨酸脱羧而合成。作者首先将酿酒酵母谷氨酸脱羧酶基因进行克隆并实现其在大肠杆菌中表达。通过亲和层析纯化获得了比活力高达66.55 U/mg的重组酶ScGAD。进一步酶学性质分析结果表明,ScGAD最适反应温度为60 ℃,最适反应pH 为4.0,且在30~50 ℃、pH 4.0~9.0时表现出优越的稳定性;其动力学参数Km为14.28 mmol/L,对L-谷氨酸具有较好的亲和力。最后通过全细胞制备γ-氨基丁酸（GABA）的最适条件探究,得到GABA生成效率最高的条件为60 ℃、pH 4.0,在此条件下,100 mmol/L底物L-谷氨酸经全细胞催化可合成GABA 35.9 g/（g·h）。该研究为GABA高效生产提供依据。     

肉桂内生细菌转化肉桂醛的研究

采用单因素试验法对肉桂内生细菌Pseudomonas sp.RGEB06转化肉桂醛合成肉桂醇的反应条件进行了研究。在改良M9液体培养基的基础上,以肉桂醛转化率、肉桂醇转化产率、肉桂醇选择性等为指标,考察了转化过程中的肉桂醛底物浓度、初始p H、转化温度、接种量、装液量、摇床转速、预培养时间、转化时间等因素对Pseudomonas sp.RGEB06转化肉桂醛合成肉桂醇的影响。结果表明:在转化温度30℃、初始p H 6.5、装液量100 m L/250 m L三角瓶、接种量20%、摇床转速150 r/min、预培养时间24 h、底物浓度2.64 mg/m L、转化时间24 h时,肉桂醇的转化率达到最大值88.08%,生成肉桂醇的选择性为94.21%,转化液中肉桂醇的浓度为2.36 mg/m L。     

Colletotrichum lini ST-1静息细胞转化DHEA制备7α，15α-diOH-DHEA的工艺

利用亚麻刺盘孢(Colletotrichum lini ST-1)静息细胞转化去氢表雄酮,制备三羟基雄甾烯酮,通过单因素优化确定了最佳摇瓶转化条件:细胞质量浓度为12 g/L,p H值为6.5,装液量为30 m L/250 m L,转速为220 r/min,温度为30℃。在上述条件下,底物投料质量浓度为10 g/L时,转化48 h,产物摩尔得率为38.5%,较生长细胞提高了21.0%。在上述工作基础上,尝试了静息细胞连续批次转化,最终通过两批次的连续转化,在底物累计投料质量浓度为18 g/L时,转化78h,产物的累积质量浓度高达12.1 g/L,产物摩尔得率可达60.5%。     

重组大肠杆菌全细胞合成苯基乳酸的研究

在E.coli BL21(DE3)中过量表达D-乳酸脱氢酶基因(D-ldh),并优化该重组菌全细胞转化苯丙酮酸钠合成苯基乳酸的条件。通过单因素实验和正交实验优化诱导表达条件,并在此基础上对全细胞转化苯丙酮酸钠合成苯基乳酸进行了优化。结果表明,菌体OD600为1.2时添加IPTG至终浓度0.2mmol/L,25℃诱导4h后收集菌体具有最佳转化活性;最优分批转化条件:p H7.0,8.0g/L苯丙酮酸钠,20g/L葡萄糖,1%(v/v)吐温-80,菌体浓度20g/L(干重),37℃,转速200r/min转化0.5h,苯基乳酸产量和转化率分别达到4.91g/L,56%。在上述优化条件上通过流加苯丙酮酸钠和葡萄糖,经6h转化,苯基乳酸最终产量达到17.23g/L,转化率为54%。研究结果表明该重组大肠杆菌成功转化苯丙酮酸合成苯基乳酸,具有较好的应用前景,为系统化代谢工程改造大肠杆菌生物合成苯基乳酸的进一步研究和应用提供了有用的技术参数。     

有机相脂肪酶催化合成阿魏酸葡萄糖酯的工艺研究

研究在有机相中固定化脂肪酶催化阿魏酸葡萄糖酯的反应条件。以阿魏酸转化率为考察指标,以丁酮为反应溶剂,分别对反应时间、反应温度、酶浓度、酸糖摩尔比、底物浓度、酶p H等条件进行了探索,优化后的反应条件为反应时间32 h、反应温度65℃、酶浓度20 g/L、酸糖摩尔比1∶1、底物浓度0.1 mol/L、p H为7.0,在此条件下阿魏酸转化率为30.82%。     

逆境刺激对马铃薯谷氨酸脱羧酶活性及γ-氨基丁酸含量的影响

以马铃薯为材料,研究Ca Cl2、Na Cl、赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)对谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和富集γ-氨基丁酸(GABA)的影响。单因素试验结果为:Na Cl的富集效果最佳,处理后马铃薯块茎GAD活性可达到(17.83±0.31)mg/100 g·h,GABA含量为(54.16±1.32)mg/100 g。在此基础上,以Na Cl浓度、p H、温度为因素,采用响应面试验设计优化马铃薯富集GABA的工艺条件。结果显示:Na Cl富集GABA的最优条件是浓度104.48 mmol/L、p H5.52、温度29.6℃,在此条件预测的最高GABA富集量为60.85 mg/100 g,验证性试验结果为(61.34±1.12)mg/100 g。该模型可准确地预测Na Cl胁迫下马铃薯GABA的富集量。     

利用环糊精糖基转移酶转化合成AA-2G的研究

利用环糊精糖基转移酶(CGT-SL)对转化合成2-O-α-D-吡喃葡萄糖基-L-抗坏血酸(AA-2G)的条件进行考察。反应产物通过HPLC/LC-MS分析确定含有AA-2G。以便宜易得的可溶性淀粉和VC作为底物,在初始反应条件下AA-2G的产量为1.23 g/L。通过转化条件优化初步确定了转化反应的最优条件:最适温度15℃,最适pH 4.0,转化反应时间32 h,底物VC和可溶性淀粉的比例为2∶4,VC质量浓度为16 g/L,酶浓度为79 U/m L时,AA-2G的产量达到6.23 g/L,VC转化率为19.93%。     

重组左聚糖蔗糖酶生产左聚糖工艺优化

利用5 000 L发酵罐中试所得的大肠杆菌重组枯草芽孢杆菌左聚糖蔗糖酶酶制剂转化蔗糖生产左聚糖,并优化其工艺条件。选择反应pH值、反应温度和蔗糖质量浓度为主要影响因素,分别以蔗糖转化率和左聚糖产量为响应值,利用Box-Behnken响应面试验对酶法合成左聚糖工艺条件进行优化。响应面试验结果表明：在重组左聚糖蔗糖酶浓度1.6 U/mL、反应pH6.3、反应温度26℃、410 g/L蔗糖的条件下反应30 h,得到的左聚糖产量最高,为（138.59±2.90）g/L,比优化前提高了约80%。在酶浓度1.6 U/mL、反应pH6.5、反应温度24℃、310 g/L蔗糖的条件下反应30 h,得到最高蔗糖转化率（36.73±0.60）%,比优化前提高了约19%。上述优化条件在5 L反应体系中可保持稳定的生产效率,为规模化酶法生产左聚糖的工业应用提供了技术基础。     

甲酸脱氢酶外源表达发酵条件优化及在L-2-氨基丁酸合成中的应用

采用摇瓶对重组大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)/p ET28b-FDH外源表达甲酸脱氢酶发酵条件进行优化。结果表明,当诱导温度22℃,诱导剂IPTG浓度0.1 mmol/L,诱导时间16 h条件下,可溶性目的蛋白表达量为52.12 mg/g,相对于优化前的40.12 mg/g,提高了29.91%。在此基础上,在5 L发酵罐上对外源表达甲酸脱氢酶发酵条件进行优化。结果表明,当诱导温度22℃,诱导剂乳糖质量浓度8 g/L,诱导时间16 h条件下可溶性目的蛋白表达量为41.26 mg/g,相对于优化前的34.15 mg/g提高了20.82%。利用该条件下培养的菌体经破碎后获得甲酸脱氢酶粗酶液与适当比例的苏氨酸脱氨酶及亮氨酸脱氢酶粗酶液进行匹配,在底物L-苏氨酸质量浓度为180 g/L,辅底物甲酸铵120 g/L,NAD~+0.1 g/L,在1 L反应体系中,恒温水浴35℃,搅拌转速500 r/mim条件下,反应9 h后,底物转化率达99%以上,时空产率17.2 g/(L·h),e.e.值99.5%以上。