纳豆芽孢杆菌液体发酵生产γ-聚谷氨酸

本研究采用单因素实验和正交实验优化了纳豆芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto)液体发酵生产γ-聚谷氨酸的发酵培养基和发酵条件.结果表明,在25 g/L葡萄糖为碳源,15 g/L蛋白胨为氮源,谷氨酸钠添加量20 eel的基础上,纳豆杆菌在pH为7.5,接种量为2%,摇床转速为150r/min,装液量为50mL/250mL三角瓶的条件下液体发酵48h,发酵液的γ-PGA产量达到11.97g/L.产物水解后,经液相色谱检验,初步确定产物为γ-聚谷氨酸.利用SDS-PAGE电泳对发酵产物的分子量进行了测定,结果表明其并非是单一分子量的γ-PGA,而是多种不同分子量的混合体.     

γ-聚谷氨酸产生菌发酵培养基的响应面法优化研究

利用从纳豆中筛选得到的一株纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)。在单因素优化实验的基础上,通过响应面法对发酵培养基进行优化,得到最佳培养基配方为蔗糖43.92 g/L、大豆蛋白胨7.00 g/L、谷氨酸钠46.32 g/L,γ-PGA产量由原来的7.253 g/L提高到11.794 g/L。     

金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-聚谷氨酸的影响

聚谷氨酸(γ-PGA)发酵黏度大、产能小,直接影响γ-PGA的推广应用。为提高γ-PGA的发酵产量,旨在探究金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-PGA的影响,以自行选育的枯草芽孢杆菌FRD215为出发菌株,采用单因素试验和正交试验,探讨6种金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-PGA的影响。摇瓶试验结果表明,钙、锰、铁离子可促进枯草芽孢杆菌产γ-PGA,钠、铜、锌离子对枯草芽孢杆菌产γ-PGA无明显影响。在发酵培养基中同时添加0.8g/L CaCl₂、0.02 g/L FeCl₃·7H₂O和0.1 g/L MnSO₄·H₂O,γ-PGA产量达53.34 g/L,比优化前至少提高40.0%以上。试验结果对枯草芽孢杆菌FRD215大规模生产和应用具有指导意义。     

γ-聚谷氨酸的发酵条件优化及其初步表征分析

为提高微生物发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的产量,采用枯草芽孢杆菌发酵制备γ-聚谷氨酸,并通过单因子试验及正交试验分析,得到枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的最佳营养条件为:40g/L葡萄糖、5g/L酵母膏、30g/L谷氨酸钠、3g/L NH4Cl、2g/L K2HPO4、0.25g/L MgSO4:最佳培养条件为:接种量2%,装液量40mL(250ml三角瓶),培养温度37℃,摇床转速200r/min,pH值7.0,发酵时间48h,此时γ-聚谷氨酸的产量最高,达到20.15g/L.纯化后产物经纸层析及红外光谱检测,初步确定为γ-聚谷氨酸.     

外源氧载体和前体L-谷氨酸添加策略提高Bacillus subtilis HB-1发酵产γ-聚谷氨酸

为了提高外源L-谷氨酸依赖性菌株枯草芽孢杆菌HB-1产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的能力,采用添加氧载体和前体L-谷氨酸的策略,研究其对菌体生长和γ-PGA产量的影响。摇瓶单因素结果表明,最佳氧载体为聚二甲氧基硅烷(PDMS),在原始培养基中添加体积分数为10%的PDMS,菌体OD600提高了3～5倍;前体L-谷氨酸的最适添加时间为18 h,最适添加质量浓度为10 g/L。在3 L发酵罐扩大培养后,γ-PGA产量提高到45 g/L;在发酵30 h流加碳源和前体L-谷氨酸,γ-PGA质量浓度达到52 g/L。发酵产物经红外,氨基酸分析仪等证实其为多肽类化合物,相对分子质量高达1 000万。     

纳豆芽孢杆菌TK-2产γ-聚谷氨酸发酵工艺优化

以γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的产量为评价指标,在单因素试验基础上,利用正交试验法对纳豆芽孢杆菌（Bacillus natto）TK-2产γ-PGA的发酵工艺进行优化,并对其发酵产物进行高效液相色谱（HPLC）分析。结果表明,最佳培养基配方是葡萄糖2.5%,蛋白胨2.5%,味精2%,pH值7.5;最佳发酵条件是装液量70 mL/250 mL,接种量2%,发酵温度37 ℃,转速140 r/min,在此优化条件下进行验证试验,γ-PGA产量为11.48 g/L,提高了57.2%。HPLC分析表明,γ-PGA是谷氨酸的一种聚合物,其水解产物只有一种氨基酸。     

一株产γ-PGA的芽孢杆菌的分离鉴定及发酵条件的优化

目的:筛选一株高产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的菌株,并优化其发酵条件。方法:从豆腐作坊周边土地取样,采用平板稀释涂布法,筛选高产γ-PGA的菌株,通过菌落形态、分子生物学方法对其进行鉴定;以γ-PGA产量为响应值,在单因素实验的基础上,以温度、pH、转速、底物浓度为实验因素,采用Box-Behnken法设计四因素三水平试验进行响应面优化,确定其产γ-PGA最佳发酵条件。结果:筛选获得一株高产γ-PGA的芽孢杆菌B-6578,鉴定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis);通过单因素和响应面最终获得该芽孢杆菌发酵产γ-PGA的最佳条件为:温度37.5 ℃,pH7.48,转速240 r/min,底物浓度52.70 g/L,摇瓶发酵36 h,γ-PGA的产量达到24.82 g/L,γ-PGA转化率为47.10%,比优化前提高了25.19%。结论:采用响应面法优化得到的发酵条件方便可行,利于γ-PGA的进一步开发利用。     

各种氨基酸对枯草芽孢杆菌生产聚谷氨酸的促进作用

研究了各种氨基酸对枯草芽孢杆菌发酵生产聚谷氨酸的影响。在发酵初始添加3 g/L天冬氨酸、1.5 g/L苯丙氨酸和在对数生长期晚期添加7 g/L谷氨酸使聚谷氨酸产量分别提高12.6%,23.7%和31.7%。再用均匀设计法进一步优化。优化后的氨基酸添加量为:8 g/L谷氨酸、3.5 g/L天冬氨酸、1 g/L苯丙氨酸,γ-PGA产量达到37.92 g/L,与优化前得到的培养结果相比,提高了9.9%。     

枯草芽孢杆菌发酵生产聚-γ-谷氨酸的条件优化

为提高聚-γ-谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产量,降低其生产成本,利用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),采用单因素试验及正交试验优化法,探究培养基组分及发酵条件对γ-PGA发酵产量的影响。结果表明:最佳培养基组成和培养条件为:蔗糖5%,谷氨酸钠6%,氯化铵0.3%,磷酸氢二钾2%,磷酸二氢钾0.1%,硫酸锰0.003%,p H 7.0,接种量为3%,发酵温度33℃,发酵时间48 h。与未优化前γ-PGA产量(15.8 g/L)相比,经优化后的产量达20.8 g/L,提高了31.65%。     

产γ-PGA菌种选育及固态培养条件的优化

从纳豆中分离筛选一株产γ-PGA菌株SK-1,以大豆为培养基固态发酵生产γ-聚谷氨酸,紫外、红外光谱扫描所提产物,结果与对照标准品图谱基本一致。通过正交试验对固体培养条件进行优化,得到γ-PGA固态发酵最佳条件:温度35℃,时间24h,装填量50g/250mL,接种量5%.产物提取条件试验表明:添加不同比例乙醇对γ-PGA产量基本无影响,提取时无需调节浸提液pH。     

利用响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵培养基

利用筛选出的枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸,并对其发酵培养基进行优化。首先采用逐因子试验法寻找出各因素的参考范围。在此基础上,利用Plackett-Burman试验筛选出显著影响γ-PGA产量的3个主要因素:酵母粉、谷氨酸钠和CaCl2。用最陡爬坡试验逼近最大产γ-PGA的区域。然后利用Box-Behnken试验对显著因素进行优化,得酵母粉、谷氨酸钠和CaCl2的最佳浓度分别为4.18g/L、76.89g/L和0.1422g/L。在优化后发酵培养基条件下,γ-PGA的产量达到了43.26g/L,比初始γ-PGA产量提高了1.035倍。     

响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵条件

以一株从纳豆中分离得到的纳豆芽孢杆菌进行γ-聚谷氨酸发酵,利用响应面法对发酵的条件进行优化。实验结果表明:接种量、pH值和温度是影响发酵的主要因素。最终达到该株纳豆芽孢杆菌发酵γ-聚谷氨酸的最佳发酵条件:温度40.00℃,接种量7.1%,pH值7.76。此条件下γ-PGA为19.612g/L。     

一株非谷氨酸依赖型聚谷氨酸产生菌的筛选和鉴定

从土壤中分离到1株可不依赖谷氨酸发酵产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的菌株SK19.001,通过16S rDNA序列比对并结合菌株的形态、生理生化特征分析,鉴定此菌株为甲基营养芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)。在以甘油和蛋白胨F403为碳源和氮源的培养基中,37℃振荡培养24 h,γ-PGA产量可达到14.57 g/L。     

一株γ-PGA生产菌株的分离鉴定及产物性能研究

采用平板划线法从纳豆中分离了一株具有γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamicacid,γ-PGA)生产能力的菌株(JPND618),通过对该菌株形态、生理生化特性研究以及16S rRNA序列对比分析,对其进行了鉴定。同时对发酵产物进行了分析鉴定,研究了其吸水性能、阻垢性能、絮凝性能及可生物降解性能。结果表明,该菌株生化特征与芽孢杆菌属相似,且其16S rDNA序列与Bacillus amyloliquefaciens NBRC 15535同源性达98%,确定该菌株为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。发酵生产γ-PGA产量为4.86g/L,发酵产物γ-PGA的吸水性、可生物降解性明显优于聚丙烯酰胺(PAM),保水性能与PAM相当,对CaSO4、CaCO3的阻垢率最高可达70%以上,对高岭土悬浮液具有良好的絮凝作用,表明菌株JPND618发酵生产γ-PGA是一种性能优良的环境友好型生物材料,具有良好的应用前景。本研究为γ-PGA的发酵生产提供了一株新的菌种,对γ-PGA的生物合成研究及应用具有积极意义。     

地衣芽孢杆菌分批补料发酵γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid,γ-PGA）是一种应用于食品、农业、医药等领域的生物聚合物。在不补料发酵γ-PGA过程中,存在因培养基中碳源、氮源不足导致菌体生长发育和γ-PGA合成受限的情况。为实现γ-PGA高产,采用分批补料发酵方式补充菌体生长代谢所需的碳源和氮源,在5 L发酵罐中进行γ-PGA分批补料发酵优化,并在200 L发酵罐进行放大验证。结果表明：当培养基中葡萄糖含量低于5 g/L、氨氮浓度低于0.5 g/L时开始流加补料,持续补料12 h将培养基中葡萄糖浓度维持在5 g/L～15 g/L,氨氮浓度维持在0.5 g/L～1.0 g/L。与不补料发酵相比,这一优化使得菌种指数生长期延长了6 h,生物量（OD660）达到了0.62,提升了39.01%,谷氨酸含量降至16 g/L,谷氨酸利用率提升了38.47%,γ-PGA生产强度和产量分别为15.69 g/（L·d）、（47.09±0.82）g/L,均提高了38.45%,为γ-PGA工业化生产提供了技术支撑。     

γ-聚谷氨酸高产菌株Bacillus natto S003-D16的选育和优化

以产γ-聚谷氨酸的纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto S003)为出发菌,经紫外(UV)-硫酸二乙酯(DES)复合诱变,分离筛选得到1株高产稳定突变株Bacillus natto S003-D16,经摇瓶实验验证γ-聚谷氨酸的含量达到20.58g/L,较出发菌株提高40.38%.通过正交试验优化的培养基组成为:味精废液120mL/L、豆粕50g/L、葡萄糖30g/L、FeCl3 0.4g/L、MgSO4 0.6g/L、MnSO4 0.01g/L、K2HPO4 0.2g/L,pH7.0;利用优化的培养基在500mL三角烧瓶装液量100mL,37℃、230r/min条件下培养72h,发酵液中的γ-PGA产量可达到31g/L.纯化后产物经红外光谱鉴定其结果与标准品的图谱基本一致.     

通过敲除聚谷氨酸合成基因提高纳豆杆菌纳豆激酶的生产效率

纳豆激酶是纳豆杆菌(Bacillus natto)产生的具有溶栓作用的酶,纳豆杆菌液体发酵时产生的聚谷氨酸(polygutamic acid,γ-PGA)使发酵液黏度升高,导致纳豆激酶分离纯化困难,成本较高,限制了其规模化生产。该研究采用同源重组双交换技术,敲除纳豆杆菌中合成γ-PGA的关键基因pgsB,降低发酵液中γ-PGA的含量和发酵液黏度,提高后续纳豆激酶的分离纯化效率。结果表明pgsB基因缺失株与野生型菌株相比,发酵液中γ-PGA产量显著下降,在发酵24 h时γ-PGA含量下降了57.9%。此外两者的细胞密度无明显差异,说明pgsB基因的缺失可显著降低发酵液黏度且对菌体的生长没有影响。使用超滤法纯化纳豆激酶的过程中,基因缺失株的纳豆激酶回收率比野生型提高了19.2%。因此,敲除pgsB基因后,纳豆激酶分离纯化的效率得到了提高,为纳豆激酶的工业化生产提供了新方法。     

混菌固态发酵花生粕的工艺优化

采用纳豆芽孢杆菌和红曲霉混合菌株固态发酵花生粕,以纳豆激酶的活力和γ-氨基丁酸的含量为指标,通过单因素实验和正交试验对发酵的温度、时间、料水比、菌种比例、接种量进行优化,确定最佳工艺参数为:温度31℃,发酵时间46 h,料水比为1:0.4 g/mL,菌种比例(纳豆芽孢杆菌:红曲霉)2:1,接种量6%,在此条件下测定纳豆激酶的活力为(844.56±13.80) U/g,γ-氨基丁酸含量为(105.25±0.25) mg/g,对羟自由基清除率为68.46%±0.16%,对DPPH·清除率为76.98%±0.95%,铁还原力的OD值为0.481。     

产γ-PGA的菌种筛选及发酵条件的优化

目的从不同的豆类发酵食品中分离筛选产γ-多聚谷氨酸的高产菌株,并优化其发酵条件。方法通过菌株的分离初筛、形态观察、生理生化特性分析、DNA序列测定以及系统发育树分析鉴定菌株。经测定发酵曲线,并设计以发酵温度、转速、装液量、接种量为试验因素的L_9(3~4)正交试验优化其发酵条件。结果菌株A_5与枯草芽孢杆菌的特性相似,由基因序列同源性比对结果可知,该菌与菌株编号为FJ441062枯草芽孢杆菌的同源性最高,达到99.0%,所筛选的菌株A5鉴定为枯草芽孢杆菌。确定其适宜的发酵条件为:温度30℃,初始pH为6.0,接种量2%,转速200 r/min,培养时间72 h。优化发酵条件后,γ-PGA产量为12.12 g/L。结论枯草芽孢杆菌A_5能够发酵产生γ-多聚谷氨酸,培养条件对γ-多聚谷氨酸的产量影响很大。     

暹罗芽孢杆菌LW-1产γ-聚谷氨酸发酵培养基的优化

为提高暹罗芽孢杆菌LW-1（Bacillus Siamese LW-1）的γ-聚谷氨酸（γ-PGA）产量,基于单因素实验的结果,利用Plackett-Burman以及最陡爬坡实验确定响应面的最佳区域,设计一个三因素三水平的Box-Behnken实验来得到暹罗芽孢杆菌LW-1的最适培养基配方。结果表明,暹罗芽孢杆菌LW-1的最佳培养基配方为:谷氨酸钠86.71 g/L,柠檬酸钠17.94 g/L,MgSO₄·7H₂O 2.11 g/L,甘油25 g/L,KH₂PO₄ 1.4 g/L,(NH₄)₂SO₄ 14 g/L,MnSO₄ 0.075 g/L,CaCl₂ 0.1 g/L,FeCl₃·6H₂O 0.04 g/L,在该培养基中γ-PGA产量达到44.78 g/L,与理论预测的最大值45.91 g/L非常接近,比未优化时（23.26 g/L）的γ-PGA产量提高了1.93倍。