pH-DO组合调控策略提高小白链霉菌ε-聚赖氨酸的生物合成

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine, ε-PL)是一种主要由小白链霉菌生产的广谱性天然食品防腐剂,具有广泛的工业应用价值。该研究对ε-PL高产菌Streptomyces albulus WG-608在5 L罐发酵不同阶段的pH与溶解氧(dissolved oxygen, DO)进行了系统优化,并构建了一种新的pH-DO组合调控策略。该策略将发酵分为2个阶段：第一阶段DO被控制在40%,pH维持在4.0;第二阶段DO被控制在20%,pH维持在4.3。经240 h的补料-分批发酵,WG-608的ε-PL产量与平均比生产速率为(68.77±2.53) g/L和(2.33±0.08) d^-1,比对照策略分别提高了28.23%和12.02%。为进一步探究该策略提高WG-608 ε-PL产量的细胞生理代谢差异的原因,对不同时期细胞的关键酶活力、呼吸链活力和辅因子水平等进行了分析。结果表明,葡萄糖消耗、中心碳代谢途径、L-赖氨酸生物合成途径、呼吸链活性和胞内辅因子的增强是pH-DO组合调控策略增强ε-PL产量的原因。总之,pH-DO组合调控策略是一种通过增强碳代谢和能...     

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...     

适应性进化提高淀粉酶产色链霉菌T17自发酸胁迫抗性的生理机制

考察ε-聚赖氨酸产生菌淀粉酶产色链霉菌(Streptomyces diastatochromogenes)T17,及其经酸性适应性进化得到的3株进化菌株(S. diastatochromogenes AE41、S. diastatochromogenes AE51和S. diastatochromogenes AE56)应对自发酸胁迫的生理响应。比较2个胁迫时间下原始菌株和进化菌株相关生理指标的变化。结果显示,在第0小时(pH 6.5),原始菌株和进化菌株的各生理指标无明显区别;在第48小时(pH 3.2),相较于原始菌株,进化菌株的耐酸能力更强,胞内pH值、ATP含量和H+-ATPase活性均明显提高,胞内天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、赖氨酸、甘氨酸以及脯氨酸浓度明显增加,细胞膜脂肪酸的不饱和度明显增加从而提高流动性。进化菌株能够实现对自发酸胁迫的制衡。     

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。     

高产ε-聚赖氨酸白色链霉菌的复合诱变选育研究

为了进一步提高ε-聚赖氨酸的产量,本实验以白色链霉菌SA为出发菌株,采取紫外照射复合氯化锂(15W,25s,0.5%LiCl)诱变选育及0.025mol/L亚硝酸诱变选育,得到一株具有遗传标记AEC的抗性突变高产菌株UN2-71,在液体摇瓶发酵培养基中,ε-聚赖氨酸产量达到1.64g/L,较出发菌株提高57.7%.     

高产ε-聚赖氨酸白色链霉菌的复合诱变选育研究

为了进一步提高ε-聚赖氨酸的产量,本实验以白色链霉菌SA为出发菌株,采取紫外照射复合氯化锂（15W,25s,0.5%LiCl）诱变选育及0.025mol/L亚硝酸诱变选育,得到一株具有遗传标记AEC的抗性突变高产菌株UN2-71,在液体摇瓶发酵培养基中,ε-聚赖氨酸产量达到1.64g/L,较出发菌株提高57.7%。      

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。      

白色链霉菌ZC7中ε-聚赖氨酸降解酶酶学性质研究

从产ε-聚赖氨酸菌株白色链霉菌ZC7中纯化了8-聚赖氨酸降解酶,并对其性质进行了研究.结果表明,该酶的酶活力在pH=6.0～8.0间稳定,最适宜pH=7.0;酶的最适温度为35℃,在20～40℃水浴30min酶活力未见明显下降.研究了不同金属离子对酶活力的影响,结果表明,Zn2+和Cu2+可分别提高酶活力34%和21%;但Co2+、Mn2+、Fe2+对酶活力有强烈的抑制作用,Mg2+、Ca2+对酶活力没有影响.以ε-聚赖氨酸为底物时,该酶的Km和Vmax值分别为0.226mmol/L和0.402×10-3mmol/(L·S).ε-聚赖氨酸降解酶很可能与ε-聚赖氨酸合成酶是相互依存的关系,而且ε-聚赖氨酸生产菌表现出强烈的ε-聚赖氨酸降解酶活性,应该与其自身保护作用有关.     

中间代谢产物对白色链霉菌ε-聚赖氨酸合成的影响

探讨白色链霉菌ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)生物合成过程中,中间代谢产物柠檬酸、L-天冬氨酸和L-赖氨酸对ε-PL合成的影响。单因素实验结果表明,在摇瓶发酵开始(0 h)添加柠檬酸至终质量浓度为1.0g/L,培养到12 h分别添加终质量浓度为0.3 g/L的L-天冬氨酸和终质量浓度为1.0 g/L的L-赖氨酸,可分别提高ε-PL产量42.5%、28.7%和44.1%。正交试验显示,只有柠檬酸和L-赖氨酸对ε-PL合成影响显著(P0.05),而L-天冬氨酸影响不显著;在培养基中添加1.0 g/L的柠檬酸和L-赖氨酸ε-PL产量可提高60.1%。在破碎的无细胞体系中,只有添加L-赖氨酸可以检测到ε-PL的生成,进一步证实了L-赖氨酸是ε-PL合成的直接前体。因此,通过添加合适的中间代谢产物,可以有效提高ε-PL产量。     

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。     

产ε-聚赖氨酸白色链霉菌的化学诱变育种

该研究以白色链霉菌（Streptomyces albus）BNCC 186223为原始菌株,使用硫酸二乙酯对其进行化学诱变,考察最佳诱变条 件,并筛选高产ε-聚赖氨酸的菌株。结果表明,最佳诱变条件为硫酸二乙酯10 μL/mL,诱变时间45 min。在此最佳诱变条件下,获得一株 高产ε-聚赖氨酸突变菌株DES-27,其ε-聚赖氨酸产量为2.90 g/L,较未诱变前提高38.10%。 因此,硫酸二乙酯的诱变作用能够显著提 高ε-聚赖氨酸的产量。     

甘氨酸对淀粉酶产色链霉菌Cbγ4产ε-聚赖氨酸的影响

为了研究甘氨酸对淀粉酶产色链霉菌Cbγ4产ε-聚赖氨酸的影响,在种子培养阶段添加不同浓度的甘氨酸。结果表明,在种子培养初期添加3 g/L甘氨酸,天冬氨酸激酶活性会明显提高,ε-聚赖氨酸最高可积累0.51g/L,比对照组高27.5%。5L自控式发酵罐发酵ε-聚赖氨酸试验中,种子液中添加甘氨酸组比对照组明显提高了菌体耗糖速度,缩短了达到最高生物量的积累时间,ε-聚赖氨酸产量也提高至12.87g/L,糖酸转化率也比对照组提高了30.6%。因此甘氨酸可作为一种新型营养物质用于ε-聚赖氨酸的生产。     

菌丝体形态对淀粉酶产色链霉菌CGMCC3145发酵生产ε-聚赖氨酸的影响

采用淀粉酶产色链霉菌CGMCC3145发酵生产ε-聚赖氨酸(ε-PL),考察Mg2+和孢子浓度对菌丝体形态和ε-PL的影响。结果表明,Mg2+可以使菌丝体更好地分散,培养基中添加0.5 g/L Mg2+,ε-PL比对照组提高了30.91%;发酵初始时添加Mg2+对ε-PL的生物合成最有利。当接种1.0×105 cfu/mL孢子悬液时,菌丝球直径为1.0×108 cfu/mL的2.66倍。相反,ε-PL产量、生物量、菌丝球的体积和菌丝球个数/mL与孢子接种浓度呈正相关,当接种1.0×108 cfu/mL孢子悬液时,上述4个指标分别比接种1.0×105 cfu/mL时提高68.2%、58.8%、126.2%和114.9%。     

响应面分析优化ε-聚赖氨酸发酵培养基

采用Plackett-Burman 试验设计及响应面分析法, 对一株白色链霉菌发酵ε-聚赖氨酸培养基进行优化.首先利用 Plackett-Burman 试验设计筛选出显著影响产ε-聚赖氨酸的因素, 再利用最陡爬坡路径逼近最大响应区域, 最后在此基础上利用中心组合试验及响应面回归分析确定最优培养基. 结果表明, 葡萄糖、(NH4)2SO4与ε-聚赖氨酸产量存在显著的相关性,其最适浓度分别为33.196,8.572 g/L,在优化条件下,ε-聚赖氨酸产量达到(2.491±0.124)g/L与预测值2.543 139 g/L非常接近,产量提高了63.6%.     

ε-聚赖氨酸发酵培养基及培养条件的优化

采用250mL三角瓶摇瓶发酵研究了白色链霉菌发酵产ε-聚赖氨酸的发酵条件及营养条件,包括碳源、氮源、无机盐的选用及配比,以及pH、温度、接种量、装液量等。研究结果表明,发酵培养的最佳碳源为葡萄糖,用量6%,最佳氮源为硫酸铵∶酵母膏=1∶2,总用量8%,最佳无机盐为K2HPO4∶KH2PO4=2∶3,总用量1%,最佳pH7.0,接种量2mL,装液量100mL,培养温度30℃。在上述条件下可获得最大的ε-pL产量为1.5g/L,菌体干质量为9.7g/L。     

天然食品防腐剂ε-多聚赖氨酸的研究现状及应用前景

作为一种食品防腐剂,ε-聚赖氨酸抑菌谱广,水溶解性强,安全性高,在高温下稳定,pH范围宽,目前作为食品防腐剂被越来越多的采用。本文综述了ε-聚赖氨酸的研究现状及作为食品防腐剂的潜在应用前景。     

白色链霉菌聚赖氨酸抑菌作用的研究

筛选到1株聚赖氨酸(PL)产生菌白色链霉菌(Strcptomyces albus).发酵液经过Ambcrlite IRC-50离子交换粗分离和Sephadex G-25凝胶层析精制,得到纯化的白色链霉菌聚赖氨酸(PL110).SDS-PAGE分析其分子量为5kDa.应用牛津杯法分析PL110对多种病原菌的抑制作用并测定最小抑菌浓度(MIC).抑菌稳定性实验表明,高温加热后Streptomyces albus所产生PL110的抑菌作用没有下降;其在低pH值条件下有较好的抑菌效果.最后,应用扫描电镜初步探索了聚赖氨酸的抑菌机理.     

基于转录组学分析酸胁迫影响鼠伤寒沙门氏菌耐酸能力的机理

目的：探究酸胁迫和非酸胁迫条件下鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）的转录组反应,分析差异基因（differentially expressed genes,DEGs）表达水平,阐明酸胁迫影响鼠伤寒沙门氏菌耐酸反应（acid tolerance response,ATR）的相关代谢通路。方法：对鼠伤寒沙门氏菌进行酸胁迫处理,利用转录组测序技术和生物信息学分析相关DEGs,并通过实时聚合酶链式反应（real-time polymerase chain reaction,real-time PCR）进行验证。结果：经酸胁迫后,共筛选到683 个DEGs,其中上调343 个,下调340 个。其中涉及细胞运动、氨基酸代谢、细胞膜组成等通路上调能够使鼠伤寒沙门氏菌快速适应酸环境;碳水化合物代谢相关通路上调能够为鼠伤寒沙门氏菌快速适应酸环境提供更多的能量,与此同时,嘧啶代谢等能量代谢通路下调能够使鼠伤寒沙门氏菌降低能量消耗以维持上述的必需代谢过程;细菌应激调控相关通路上调赋予鼠伤寒沙门氏菌交叉保护抗性;鞭毛、外膜蛋白、脂多糖等毒力相关基因表达上调增强了鼠伤寒沙门氏菌的毒力。real-time PCR验证结果与转录组测序分析表达趋势一致。结论：酸胁迫显著提高了鼠伤寒沙门氏菌的耐酸能力,其中与代谢和细胞过程相关的通路发挥主要作用,本研究结果为进一步了解该菌的酸胁迫反应及更好地控制其在食品中的污染提供了理论依据。     

天然食品防腐剂ε-多聚赖氨酸的研究现状及应用前景

作为一种食品防腐剂,ε-聚赖氨酸抑菌谱广,水溶解性强,安全性高,在高温下稳定,pH范围宽,目前作为食品防腐剂被越来越多的采用。本文综述了ε-聚赖氨酸的研究现状及作为食品防腐剂的潜在应用前景。      

ARTP-DES连续诱变选育高产ε-聚赖氨酸突变株

为提升小白链霉菌(Streptomyces albluus)产ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)能力,在常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)、硫酸二乙酯(diethyl sulfate,DES)单因子诱变的基础上,采用ARTP-DES连续诱变。连续诱变条件:ARTP工作功率110 W,照射距离2 mm,照射时间为30、60、105 s;DES诱变体积分数0.6%,反应时间20 min。并改进一种快速筛选方法,结合链霉素抗性、亚甲基蓝透明圈及48微孔板培养,酶标仪快速测定ε-PL含量。结果表明:ARTP-DES连续诱变结合链霉素抗性正突变率可达40.8%,同时,获得1株遗传性能稳定的链霉素抗性突变株S. albulus AD-9,其ε-PL摇瓶产量为2.1 g/L,是出发菌株的2.1倍。通过研究高产菌株的生理特性,发现其在营养需求、发酵过程中菌球形态等都发生了变化。ARTP-DES连续诱变选育高产ε-PL菌株是一种高效选育手段。