L-色氨酸工业化技术研究进展

介绍了L-色氨酸的发酵法、化学合成法以及生物酶法等工业化技术的最新研究并作了生产研究的展望。     

L-色氨酸生产菌质粒稳定性工艺研究

从工程应用的角度研究L-色氨酸生产菌E.coliTRJH的质粒稳定性,采用30L自动控制发酵罐观察选择压力、温度、溶氧、酵母抽提物和葡萄糖浓度等条件对质粒稳定性的影响。结果表明,该菌具有分裂不稳定性,上述培养条件的变化均会对该菌的质粒稳定性产生较大影响。     

大肠杆菌发酵生产L-色氨酸过程中的质粒稳定性

研究L-色氨酸生产菌Escherichia coli TR TH07-09的质粒稳定性,在培养过程中考察了选择压力、温度、溶氧及酵母抽提物等因素对质粒稳定性的影响。结果表明该菌具有较好的结构稳定性和分裂不稳定性,在无选择压力和操作条件控制不当的情况下,质粒有一定程度的丢失。     

精氨酸对Escherichia coli发酵生产L-色氨酸的影响

色氨酸是人和动物体内必须氨基酸,在食品、饲料及医药工业中具有广泛应用价值.以色氨酸生产菌株Escherichia coli TRTH为出发菌株,在培养基中添加精氨酸,以降低代谢副产物的积累量,提高L-色氨酸的产量.在30 L发酵罐上考察了精氨酸对L-色氨酸发酵的影响,结果表明:添加0.2 g/L的精氨酸时,菌体生物量、L-色氨酸产量和糖酸转化率分别为41.5 g/L,34.5 g/L和18.0％,较未添加时分别提高了5.46％,5.83％和2.86％,且乙酸积累量较未添加时降低了10.99％.     

L-色氨酸发酵培养基均匀设计优化

本文采用均匀设计法对L-色氨酸培养基配方进行优化,考察培养基原料1、2、4、5、6、9、10、11、12对色氨酸发酵产酸的影响,结果表明:原料1 0.002％、原料2 0.02％、原料4 0.02％、原料50.58％、原料6 0.22％、原料9 0.14％、原料10 0.001％、原料11 0.66％、原料12 0.001％配方组合,L-色氨酸摇瓶产酸比原配方提高25％以上,50L发酵罐产酸达45g/L以上.     

L-色氨酸和L-苯丙氨酸在732树脂上的吸附行为研究

研究L-色氨酸和L-苯丙氨酸在732树脂上的吸附平衡.探讨NaCl浓度对L-色氨酸和L-苯丙氨酸单组分平衡吸附量的影响.同时测定L-色氨酸和L-苯丙氨酸双组分竞争吸附动力学曲线.分别采用扩展Freundlich模型和LCA模型拟合了双组分吸附平衡数据,其中单组分吸附平衡数据采用Freundlich和Langmuir模型拟合.结果表明,扩展Freundlich模型拟合L-色氨酸和L-苯丙氨酸的平均误差分别为3.74%和3.85%,优于LCA模型.双组分竞争吸附动力学试验表明,L-色氨酸为强吸附组分.     

L-色氨酸生物技术研究进展

依据国内外关于色氨酸的研究报道,本文对其理化性质、应用领域、工业生产方法进行了系统归纳,综述了近年来国内外色氨酸生物工程技术及其工业化的研究进展。     

L-色氨酸色谱分离树脂的筛选

通过L-色氨酸料液的成分分析,选定YP-001、YP-002、YP-003、YP-004四种树脂对色氨酸微滤清液进行色谱分离.树脂筛选结果显示:树脂YP-004对料液中色氨酸、无机盐、糖的分离度最大,分离效果最为显著.收集液分析结果表明:色谱处理后色氨酸占干基比重的90％以上,比处理前提高了近1倍左右.     

L-色氨酸色谱分离工艺中试研究

在与法国诺华赛联合开发的L-色氨酸耦合分离工艺基础上,通过中试放大研究,考察了L-色氨酸色谱分离工艺(顺序式模拟移动床色谱分离工艺(SSMB))参数,并与传统离子交换工艺(IEX)做了对比分析.结果表明:采用SSMB优化后工艺可以得到纯度为82％～93％的色氨酸,且色氨酸收率达到99％以上.相对于IEX离交工艺,SSMB工艺得到的提取液色氨酸纯度更高,NH4+含量更少,电导更低.     

L-色氨酸产生菌分批发酵动力学模型

基于 3 0L的发酵罐分批发酵实验数据 ,根据已建立的L 色氨酸发酵数学模型 ,应用MATLAB软件对模型进行最优参数估计和非线性曲线拟合 ,得到的结果相对误差较小 ,所建立的分批发酵动力学模型能较好地反映L 色氨酸分批发酵的过程     

初探微生物法处理农作物生产L-阿拉伯糖

L-阿拉伯糖是一种新型的功能性甜味剂,由于独特的生理功能应用于食品、医药、保健等各个领域.因此,针对L-阿拉伯糖进行介绍,并对其用微生物方法处理农作物生产L-阿拉伯糖的初步研究.通过试验研究得出以下结论:利用微生物菌株米曲霉、绿色木霉、康氏木霉3种菌处理农作物副产物玉米芯、麦秆、稻壳、花生壳后,将所得到的发酵糖液经过离心等处理后进行高效液相色谱(HPLC)和薄层层析方法检测,确定此糖液中含有目标物质L-可拉伯糖.     

产L-肉碱微生物及发酵法生产L-肉碱研究概况

本文介绍了产Ｌ－肉碱的微生物和发酵法生产Ｌ－肉碱概况。其生产方法包括固态发酵法和液态发酵法。并对不同种类的微生物、不同工艺生产Ｌ－肉碱的情况展开了讨论。     

谷氨酸棒杆菌产L-色氨酸重组菌株的构建

在芳香族氨基酸合成途径中,由分支酸产生两个分支:一方面,在邻氨基苯甲酸异构酶(ANS)、邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶(PRT)和色氨酸合成酶(TS)的催化下合成色氨酸;另一方面,分支酸在分支酸变位酶(CM)的催化下生成预苯酸(PPA),由预苯酸又产生两个分支,最后生成酪氨酸或苯丙氨酸。在该途径中,3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7磷酸合成酶(DS)是关键酶。以谷氨酸棒杆菌SPT9(Phe-、Tyr-、4-FPr、6-FTr)为出发菌株,通过同源重组敲除分支酸变位酶基因csm获得菌株SPT9?csm。将编码DS、ANS和PRT、TS的基因aroⅡ、trpEGD及ts在SPT9?csm中分别过量表达和串联过量表达,获得一系列重组菌:SPT9?csm-XK99E-aroⅡ-trpEGD、SPT9?csm-XK99E-ts、SPT9?csm-XK99E-cspB-ts、SPT9?csm-mob2-ts和SPT9?csm-mob2-ts-aroⅡ-trpEGD。这五株菌摇瓶发酵72 h后,色氨酸产量相对于出发菌株SPT9分别提高了21.4%、57.1%、100%、121.4%和178.6%。通过实时荧光定量PCR检测表明,ts、aroⅡ和trpEGD基因在重组菌SPT9?csm-mob2-ts-aroⅡ-trpEGD中的表达量是它们在菌株SPT9中的9.2倍、13.0倍以及10.6倍。     

氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌E.coli TRTH为供试菌株,研究了氮源对L-色氨酸发酵的影响。利用30 L发酵罐进行分批补料发酵试验,确定了最佳有机氮源和无机氮源分别为酵母粉和硫酸铵,进一步确定酵母粉和硫酸铵的最佳用量为1 g/L和10 g/L,最后采用NaOH和氨水混合补料控制发酵液中NH4+浓度在120 mmol/L以下,发酵38 h,菌体生物量和L-色氨酸产量分别达到53.42 g/L和32.6 g/L,实现了大肠杆菌的高密度培养。     

发酵法生产L-异亮氨酸的研究进展

L-异亮氨酸作为必需氨基酸之一,广泛应用于医药、食品和饲料等领域。发酵法是目前生产L-异亮氨酸最主要的方法。文中分别从L-异亮氨酸的生产方法、生物合成及其代谢调控、代谢调控育种、发酵工艺的控制、提取精制方法、国内外生产现状等6个方面,对发酵法生产L-异亮氨酸的研究进展进行了综述。     

有机氮源对L-色氨酸发酵的影响

以L-色氨酸生产菌Escherichia coli TRP03为供试菌株,研究了多种有机氮源对L-色氨酸发酵的影响。 首先对不同来源的酵母 粉进行了优化试验,确定一种最优酵母粉,摇瓶发酵时L-色氨酸可积累10.21g/L;利用5 L发酵罐发酵1.5～3.0h时,细胞出现二次生 长现象,选择添加氨基酸粉和氯化胆碱促进细胞生长,经优化实验,确定同时添加氨基酸粉2g/L、氯化胆碱0.5g/L可在很大程度上解 决细胞的二次生长问题并提高L-色氨酸产量至44.21g/L;为提高中后期菌体活力及产酸能力,选择在不同发酵时期流加质量浓度为 1g/L的酵母粉、蛋氨酸及谷氨酰胺混合液,确定10h流加时,中后期的活细胞数提高了30.18%,保证了菌体活力。菌株E. coli TRP03经36h发酵,可积累L-色氨酸51.23g/L,较未经任何优化的菌株提高41.91%。     

大肠杆菌高密度培养发酵L-色氨酸

为实现高水平的大肠杆菌高密度培养,提升发酵法产L-色氨酸的生产效率,以大肠杆菌TRTH为供试菌株,在初始发酵工艺的基础上,先后对发酵接种量和底物KH_2PO_4添加量各设置4个梯度进行发酵对比试验,并着重考察了底物KH_2PO_4添加量对菌体生长、产酸、磷酸盐消耗、糖酸转化率及副产物积累的影响。试验结果表明,在接种量为20%(体积分数),底物KH_2PO_4添加量为10 g/L时,最高菌体密度达到65. 39 g/L,最终L-色氨酸产量为59. 55 g/L,分别较优化前提高了45. 99%和31. 17%,发酵延滞期明显缩短,菌体生长迅速,原料利用率大幅提高,主要副产物积累量较低,发酵总体水平达到最优。为大肠杆菌高密度培养在L-色氨酸发酵中的应用提供了一个成本低、可行性高的新策略,同时为L-色氨酸发酵生产中底物磷酸盐的调控提供了参考。     

高效液相色谱法测定酶法制备L-色氨酸

研究了高效液相色谱法测定酶法制备L-色氨酸的最佳参数。结果表明,流动相分配比V(磷酸二氢钾溶液)∶V(甲醇)=30∶70,流量1 m L/min,C_(18)柱分离,柱温38℃,检测波长265 nm时为高效液相色谱法检测L-色氨酸的最佳参数。回收率在92.00%~110.00%,外加丝氨酸没有干扰发酵液中L-色氨酸含量测定。此方法用于样品中的L-色氨酸的测定,分离效果良好。     

反应萃取法分离水中L-色氨酸和L-赖氨酸

以分光光度计为检测手段,通过对二甲氨基苯甲醛法和茚三酮法联用,建立了一种测定L-赖氨酸和L-色氨酸混合水溶液中两种氨基酸的含量的方法。以二(2-乙基己基)磷酸为萃取剂、正辛醇为溶剂构成的溶剂萃取体系,研究了水中L-色氨酸和L-赖氨酸在有机相中萃取分配行为。结果表明:在pH为2.0时,水相中的L-赖氨酸经有机相两次萃取后可得到纯品,平均回收率为77.2%。负载于有机相中的氨基酸,用等体积的1mol/L HCl反萃,再调反萃液酸度至pH为2.0,重复上述操作一次,可得色氨酸纯品,其平均回收率为76.0%。     

色氨酸转运系统改造对大肠杆菌产L-色氨酸的影响

近年来,转运系统改造已经成为氨基酸菌株菌种改良的重要手段。本研究以工业生产菌Escherichia coli MT-01/p Trp-01为出发菌株,首先利用Red重组技术,在菌株MT-01/p Trp-01基因组上敲除了色氨酸吸收基因mtr,发酵结果表明,敲除敲除突变菌的L-色氨酸产量达到35.87 g/L,与出发菌株E.coli MT-01/p Trp-01相比提高了32%;在此基础上,进一步考察了三种不同启动子（Pr,Ptac,Pser A）控制下L-色氨酸分泌基因ydd G的差异表达对菌体生长及菌株产L-色氨酸的影响。结果表明,当采用组成型启动子tac时,ydd G基因的过表达菌株L-色氨酸的产量为41.01 g/L,比mtr敲除菌株E.coli MT-11/p Trp-01的产量提高了14.3%,当采用温度诱导型启动子Pr调控ydd G基因表达时,L-色氨酸的产量与mtr敲除菌株E.coli MT-11/p Trp-01的产量相比提高了9.3%,L-色氨酸的产量达到了39.22 g/L;而采用基因ser A的天然启动子调控ydd G表达时,菌体的生长受到了明显抑制,L-色氨酸产量仅有27.1 g/L的色氨酸。综上,大肠杆菌基因mtr的敲除和基因ydd G的过表达均可以有效提高工程菌株生产色氨酸的能力。