发酵过程流加L-谷氨酸提高ε-聚赖氨酸的产量

为了提高Streptomyces sp.M-Z18合成ε-聚赖氨酸(ε-PL)能力,在考察L-谷氨酸添加浓度和添加时机基础上,提出发酵过程中流加L-谷氨酸的策略。结合甘油补料-分批发酵方式,该策略实现174 h内ε-PL发酵产量和产率分别达到31.65 g/L和4.36 g/(L·d),较原发酵工艺分别提高49.2%和43.9%。实验结果表明,发酵过程流加L-谷氨酸是提高ε-PL发酵水平的有效策略之一。     

葡萄糖发酵生产ε-聚赖氨酸工艺优化

为建立Streptomyces albulus M-Z18以葡萄糖为碳源的ε-聚赖氨酸(ε-PL)高效发酵工艺,对葡萄糖和硫酸铵的流加方式和控制浓度、pH控制条件和溶氧控制水平进行了系统研究。研究结果表明,葡萄糖补料采用脉冲补料方式控制维持在10~30 g/L范围,氨氮补料采用脉冲补料方式维持在0.1~0.5 g/L范围,pH冲击时间为9 h、恢复pH为3.85,发酵中后期最佳溶氧水平为20%左右为最优ε-PL发酵工艺控制条件。经过8天补料-分批发酵,实现ε-PL产量达到47.13 g/L,菌体量为57.08 g/L,相比于优化前,ε-PL产量和菌体量分别提高了27.34%和19.61%。上述研究结果为ε-PL工业化生产奠定了基础。     

辅助能量物质柠檬酸促进ε-聚赖氨酸的合成

为提高ε-聚赖氨酸(ε-PL)合成能力,考察了柠檬酸对Streptomyces sp.M-Z18菌体生长和ε-PL合成的影响。研究发现,柠檬酸作为辅助能量物质,对ε-PL发酵过程影响显著。通过对柠檬酸添加时间、添加量和pH值的优化,确定了最佳柠檬酸添加方式,结合补料-分批发酵工艺,显著提高了ε-PL的产量。实验结果表明,在5L发酵罐中,维持pH为3.8,初始柠檬酸添加量为20 g/L时,分批发酵ε-PL的产量达到9.50 g/L,产率达到4.40 g/(L.d),较未添加柠檬酸发酵分别提高了46.4%和48.1%。采用添加柠檬酸的补料-分批发酵工艺,发酵168 h后ε-PL的产量达到22.89 g/L,是分批发酵的2.41倍。     

过表达pls基因结合前体流加提高小白链霉菌ε-聚赖氨酸产量

为了提高小白链霉菌(Streptomyces albulus)的ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)发酵产量,以进一步降低其生产成本,该研究通过过表达ε-PL合成酶基因pls增强S. albulus合成ε-PL能力,并结合前体和能量辅因子流加强化其发酵过程。研究结果显示,过表达菌株S. albulus M-Z18/p IB139-pls的pls基因转录上调了16. 8倍,摇瓶ε-PL产量达到(2. 74±0. 23) g/L,5 L发酵罐ε-PL产量达到40. 62 g/L(144 h)。为进一步满足过表达菌株合成ε-PL过程中对前体和能量辅因子的需求,通过优化L-赖氨酸和ATP外源添加浓度,最终建立S. albulus M-Z18/p IB139-pls在5 L发酵罐中同时流加5. 0 g/L的L-赖氨酸和1. 0 mmol/L ATP的补料分批发酵方式,实现ε-PL产量达到45. 09 g/L(144 h),较对照菌株S. albulus M-Z18/p IB139提高了20. 8%。因此,采用过表达pls基因并结合补充前体L-赖氨酸和能量辅因子ATP是一种有效...     

50L自控式发酵罐中ε-聚赖氨酸发酵条件的优化

在50L自控式发酵罐上进行了ε-聚赖氨酸(ε-PL)发酵条件的优化研究,主要考察了分批发酵和补料分批发酵过程中pH、搅拌转速对ε-PL发酵和菌体生长的影响。结果表明,当控制pH在5.0以上时有利于菌体的生长,但ε-PL基本不合成,甚至出现降解现象;当维持pH在4.0左右时,能促进ε-PL的合成。搅拌转速为300 r/min时,有利于溶氧和传质,400r/min时,由于剪切力过大,导致菌丝断裂,ε-PL产量下降。通过控制发酵中后期pH4.0和搅拌转速300r/min的pH反馈控制自动流加补料培养,可获得最大的ε-PL产量7.36g/L,产率0.072g/g,产量较优化前提高近10倍,产率提高2倍。     

50L自控式发酵罐中ε-聚赖氨酸发酵条件的优化

在50L自控式发酵罐上进行ε-聚赖氨酸发酵条件优化研究,主要考察了分批发酵和补料分批发酵过程中pH、搅拌转速对ε-PL发酵和菌体生长的影响。结果表明,当控制pH在5.0以上时有利于菌体的生长,但ε-聚赖氨酸基本不合成,甚至出现降解现象;当pH维持在4.0左右时,能促进ε-聚赖氨酸的合成。搅拌转速为300r/min时,有利于溶氧和传质,400r/min时,由于剪切力过大,导致菌丝断裂,ε-PL产量下降。通过控制发酵中后期pH4.0和搅拌转速300r/min的pH反馈控制自动流加补料培养,可获得最大的ε-PL产量7.36g/L,产率0.072g/g,产量较优化前提高近10倍,产率提高2倍。     

链霉素抗性选育ε-聚赖氨酸高产菌株

基于核糖体工程的育种方法,通过逐级赋予小白链霉菌M-Z18链霉素抗性,以提高产生菌的ε-聚赖氨酸(ε-PL)合成能力。首先,通过筛选低浓度链霉素(1~5 MIC)抗性突变株,将M-Z18的ε-PL的摇瓶产量从1.6提高到2.43 g/L;随后,再次提升菌株的链霉素耐受性(5~10MIC),进一步增强菌株的ε-PL合成能力;最后,获得一株高产突变菌SS-19,其ε-PL产量和单位菌体合成能力分别为3.13 g/L和0.58 g/g,较出发菌M-Z18分别提高了95.63%和137.61%。研究表明,SS-19的中心碳代谢途径及ε-PL合成相关的关键酶活性有所增加,意味着ε-PL的合成代谢被明显加强。在以葡萄糖为碳源的RSM培养基中,SS-19比前期育种获得的高产菌株表现出更好的ε-PL合成能力。以上结果表明,通过逐步引入高浓度链霉素抗性的筛选方法可有效提升小白链霉菌的ε-PL产量。     

外源添加维生素C对链霉菌ε-聚赖氨酸发酵的影响

采用荧光染色分析ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)产生菌Streptomyces sp. AF3-44在摇瓶发酵过程中胞内活性氧类(reactive oxygen species,ROS)水平与菌体活力,比较添加Vc对ε-PL产量、抗氧化酶类活性、总抗氧化能力、细胞膜脂成分及细胞氧化损伤的影响,并在5 L发酵罐上对比了添加Vc后分批发酵过程参数的变化。在摇瓶发酵过程中,随着p H值降低和ε-PL浓度的上升,Streptomyces sp. AF3-44胞内ROS累积,菌体活力下降;而Vc的添加提高了细胞的总抗氧化能力及膜脂中不饱和脂肪酸所占比例,减少了氧化损伤;在5 L发酵罐中添加Vc,分批发酵44 h,ε-PL产量为7. 73 g/L,为不添加Vc发酵的1. 5倍。通过外源添加抗氧化剂,增强菌体抗氧化能力,减少氧化损伤,为提升链霉菌ε-PL的发酵水平提供了一种新的策略。     

ε-多聚赖氨酸产生菌发酵研究与产物鉴定

为了提高ε-多聚赖氨酸(ε-PL)产生菌的发酵效率和产量,在筛选高产ε-多聚赖氨酸产生菌株基础上,对发酵培养基成分进行优化,以提高比发酵量以及发酵效率为途径获得最佳培养基成分。辅助以原位分离发酵实验,结果发现当甘油与D-木糖按照3:7混合作为复配碳源,(NH4)2SO4与酵母粉按照1:1.25混合作为复配氮源时,产量最高为1.76 g/L,相比于优化前的发酵产量、比发酵量和发酵效率分别提高了30.1%、18.8%和17.1%。同时通过核磁共振波谱与薄层层析确定发酵产物,从而验证整个发酵体系的性能。     

pH值和比生长速率协同调控Streptomyces albulus合成ε-聚赖氨酸

聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是Streptomyces albulus分泌产生的1种抗菌肽,主要用作生物食品防腐剂。为了进一步了解S. albulus积累ε-PL的影响因素,该文探究了恒化培养体系下不同pH值和菌体比生长速率对S. albulus M-Z18合成ε-PL的影响。结果发现,随着pH降低(D=0. 04 h~(-1)),细胞得率(Y_(X/S))逐渐减小,葡萄糖比消耗速率(q_S)、ε-PL比合成速率(q_P)和胞内ATP浓度逐渐增加。与此相一致,随着菌体比生长速率增加(pH 4. 0),q_S、q_P和胞内ATP浓度均呈逐渐增加趋势。因此,低pH和高菌体比生长速率都有助于S. albulus M-Z18高效积累ε-PL。该研究一方面为S. albulus在低pH环境积累ε-PL的原因提供了新的认识,另一方面也为后续通过提高细胞比生长速率而增加ε-PL产量的发酵优化提供了理论指导。     

产ε-聚赖氨酸菌补料分批发酵工艺的研究

探讨了白色链霉菌产ε-聚赖氨酸补料分批发酵工艺中,p H调控方式、碳源、氮源、转速调控方式对ε-聚赖氨酸菌体生长和产物合成的影响。结果表明:通过在发酵中后期控制搅拌转速400r/min,葡萄糖初始浓度为50g/L,氨水流加控制p H为4,流加补料培养基中硫酸铵浓度控制为6%的工艺条件下,可获得ε-聚赖氨酸产量20.6g/L,生物量24.4g/L,分别比优化前提高了155%和37.2%。     

柠檬酸钠和生物素对白色链霉菌发酵产ε-聚赖氨酸的影响

本文研究了不同生长期在培养基中添加柠檬酸钠和生物素对白色链霉菌生长及产ε-PL的影响,结果表明添加不同浓度柠檬酸钠对菌体生长的影响不明显,但对白色链霉菌ε-PL合成有正向促进作用。0 h添加2 g/L的柠檬酸钠可获得最大的ε-PL产量0.92g/L。随着柠檬酸钠浓度的增加,ε-PL产量先增加后降低。在0 h添加2 g/L柠檬酸钠并在36 h添加300μg/L生物素,发酵72 h后菌体干重和ε-PL产量分别达到了7.86 g/L和1.10 g/L,是空白对照组的1.30倍和1.93倍,说明外源添加柠檬酸钠和生物素对白色链霉菌发酵生产ε-PL有促进作用。     

白色链霉菌发酵ε-Polylysine动力学研究

利用白色链霉菌（Streptomyces Albus KD-11）为出发菌株在30L全自动发酵罐中进行ε-PL分批发酵动力学研究。基于Logistic方程、Luedeking-Piret方程、类似Luedeking-Piret方程建立了Streptomyces Albus KD-11菌体生长、ε-PL产物合成和底物葡萄糖消耗的动力学模型。利用Origin 8.1软件对模型参数进行非线性拟合,建立的模型拟合程度R2均大于0.980,拟合良好。当葡萄糖初始浓度在45⁵5g/L范围内,实验数据与模型预测值平均相对误差小于8%,适用性良好。表明该动力学模型对指导ε-PL的发酵工艺优化具有指导意义。      

优化有机氮源提高小白链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸效率

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是小白链霉菌(Streptomyces albulus)分泌产生的一种同型氨基酸聚合物,具有广泛的抑菌活性,目前被多个国家批准使用,是一种优良天然食品防腐剂。为了进一步提高S. albulus GS114的ε-PL发酵产量,对其发酵培养基中有机氮源的种类及浓度进行了系统优化,并对ε-PL产量提高的原因从氨基酸方面进行了初步解析。研究结果显示,S. albulus GS114的最佳有机氮源为酵母浸粉FM760,最佳添加质量浓度为9.27 g/L,在此条件下,摇瓶自然发酵中ε-PL产量达到(2.60±0.02) g/L,较对照有机氮源提高了22.07%;在pH受控的分批发酵中,ε-PL产量达到(6.41±0.23) g/L,较对照提高42.64%;在补料分批发酵中,ε-PL产量达到62.38 g/L,较对照提高了18.80%,葡萄糖转化率提高了25.77%。同时,通过氨基酸添加实验,初步发现酵母浸粉FM760提高ε-PL产量可能与异亮氨酸、亮氨酸和丙氨酸有关。该研究结果对工业发酵生产ε-PL的有机氮源选择具有重要指导意义。     

动态pH值调控策略提高ε-聚赖氨酸发酵产量及其原因解析

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是一种通过微生物发酵法生产的同型氨基酸聚合物。为了提高Streptomyces albulus GS114的ε-PL发酵产量,建立了一种基于动态pH值调控溶氧水平的发酵策略,并从氧化损伤与抗氧化角度对该策略提高ε-PL发酵产量的原因进行了初步解析。研究发现,在发酵中后期通过调节pH值来控制溶氧水平保持在20%～40%,实现了菌体干重达到62.03 g/L,ε-PL产量达到60.2 g/L,分别比未调控提高了59%和36%。对S.albulus GS114胞内氧化损伤和抗氧化能力进行分析发现,采用该调控策略一方面增加了菌体胞内活性氧水平,另一方面也增强了菌体的总抗氧化能力。不同pH发酵过程的菌体胞内活性氧水平、氧化损伤程度和总抗氧化能力分析发现,菌体生长、活性氧水平、氧化损伤程度和总抗氧化能力均与pH值呈正相关。因此,动态调节pH值策略显著增强菌体生长的同时,带来了菌体胞内活性氧水平、氧化损伤程度和总抗氧化能力的提高,但菌体的总抗氧化能力实现了活性氧水平和氧化损伤维持在适当水平,进而促进了ε-PL在发酵中后期的生物合成。该研究不仅对...     

补料分批法高密度培养德氏乳杆菌保加利亚亚种S-1

将补料分批培养法与化学中和法相结合,对乳酸菌进行高密度培养。通过流加不同组分配比的补料液,发现碳源(葡萄糖)和氮源是乳酸菌增殖的限制性底物,并在此基础上确定了补料液的最优碳氮比为5︰7.5(体积比)。通过5 L自控发酵罐的批式补糖实验,对恒速流加、葡萄糖反馈流加和指数流加等3种补糖模式的发酵进程进行了比较。结果表明,3种补料模式都可以使菌体浓度出现不同程度的增加,葡萄糖反馈流加由于保持了发酵过程中较低的残糖浓度,获得了较高的菌体密度,菌体干重达到3.889 g/L,较分批培养提高43.8%。     

利用抗性筛选和基因组重排技术选育ε-聚赖氨酸高产菌株

聚赖氨酸产生菌Streptomyces albulus M-Z18的摇瓶产量较低,仅为1. 60 g/L。利用抗性筛选和基因组重排技术对S. albulus M-Z18进行菌种选育以获得高产ε-聚赖氨酸菌株。通过引入巴龙霉素抗性到S. albulus M-Z18中,获得两株性状优良的菌株S. albulus P-1和S. albulusP-2,ε-聚赖氨酸产量分别为2. 20 g/L和2. 16 g/L,单位菌体ε-聚赖氨酸合成能力分别为0. 41g/g和0. 39 g/g,作为基因组重排的亲本菌株;运用正交实验优化实验条件,最终获得一株高产ε-聚赖氨酸的融合子S. albulus G12,产量为2. 73 g/L,相比M-Z18提高了70. 63%。     

刺孢小克银汉霉发酵产γ-亚麻酸时补料工艺研究

研究刺孢小克银汉霉（Cunninghamellaechinulata）发酵生产γ-亚麻酸（GLA）的补料工艺。结果表明,该菌株在含有0.25%黄豆饼粉的发酵培养基中,以分批补料方式,即培养2.5d后补入20g/L食用糖与10g/L麦芽糖混合液,培养第3d时补入1.0g/L（NH4）2SO4,在培养第4d补入2.0g/LMgSO4,在培养第5d补入2.0g/LMnSO4。培养10d,菌体生物量达17.065g/L,油脂产量达6.530g/L,GLA%达23.5157%,GLA含量达1535.58mg/L,与补料前相比,生物量、油脂量、GLA%、GLA含量分别提高79.67%、217.30%、14.85%和264.43%。      

利用乳清为主要原料高密度培养干酪乳杆菌

利用乳清为原料高密度培养干酪乳杆菌(Lactobacillus casei STL3102),用于生产浓缩发酵剂。在5L发酵罐研究了pH控制和补料培养条件,结果表明,加碱控制pH对菌体生长有利,控制pH为6·0时的菌体干重最高。不同碱液对菌体的生长有显著影响,流加NH3·H2O菌体的产量较高,24h时菌体干重达3·74g/L。在流加NH3·H2O,控制pH6·0条件下,对菌体补料发酵进行了研究。采用30g/L为初始乳清浓度,发酵16h以1·0mL/min恒速补料,发酵44h,菌体干重达4·79g/L,此时测定发酵液中活菌数为1·95×1011CFU/mL。      

刺孢小克银汉霉发酵产γ-亚麻酸时补料工艺研究

研究刺孢小克银汉霉(Cunninghamellaechinulata)发酵生产γ-亚麻酸(GLA)的补料工艺。结果表明,该菌株在含有0.25%黄豆饼粉的发酵培养基中,以分批补料方式,即培养2.5d后补入20g/L食用糖与10g/L麦芽糖混合液,培养第3d时补入1.0g/L(NH4)2SO4,在培养第4d补入2.0g/LMgSO4,在培养第5d补入2.0g/LMnSO4。培养10d,菌体生物量达17.065g/L,油脂产量达6.530g/L,GLA%达23.5157%,GLA含量达1535.58mg/L,与补料前相比,生物量、油脂量、GLA%、GLA含量分别提高79.67%、217.30%、14.85%和264.43%。