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。     

大肠杆菌发酵产L-色氨酸培养基及补料优化

为了进一步提高优化大肠杆菌发酵产L-色氨酸的产量,采用响应面法优化了原初始发酵培养基组合成分,建立了乙酸铵-玉米浆补料模式。结果表明优化后培养基组合:0.12%硫酸铵、0.7%磷酸二氢钾、0.15%一水柠檬酸、0.28%七水硫酸镁、0.05%酵母粉、0810 0.39%乙酸铵、0.3%玉米浆。5 L罐的培养验证表明,玉米浆和乙酸铵是影响L-色氨酸产量的主要成分因素,优化后L-色氨酸产量提高了35.4%,发酵结束达到24.53 g/L,单位菌体L-色氨酸产量提高了19.8%,达到0.272 g/OD,糖酸转化率提高了27%,为L-色氨酸发酵提供一定的参考。     

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。     

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。     

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.     

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%。     

L-色氨酸高产菌的选育及其发酵条件的研究

以谷氨酸棒杆菌AS1542为出发菌株，经过硫酸二乙酯诱变和紫外原生质体诱变，定向选育出一株稳定的色氨酸生产菌T11－6，该菌株具有苯丙氨酸、酪氨酸双重营养缺陷及对氟苯丙氨酸、5-甲基色氨酸、6-氟色氨酸三种结构类似物抗性遗传标记。对T11－6的发酵条件进行了研究，引进均匀设计理论，以微机为辅助手段，确定出以葡萄糖为原料直接发酵生产色氨酸的优化配比。在最佳条件下，摇瓶产酸平均达10．01g/L。     

稀糖分罐发酵对L-色氨酸发酵的影响

为了解决现有L-色氨酸发酵工艺中浓糖补料和中途排料造成的乙酸积累过多和资源浪费等问题,该研究提出一种稀糖分罐 发酵的新工艺。 利用30 L发酵罐考察稀糖分罐发酵对L-色氨酸发酵的影响,在发酵中期（发酵时间为20 h左右）将部分发酵液移至另 一灭好菌的空罐继续进行发酵,并将浓糖替换为稀糖补料。 在稀糖分罐发酵工艺条件下,菌体生物量、L-色氨酸产量、糖酸转化率分 别为44.31 g/L、43.82 g/L、20%,较普通工艺分别提高了5.4%、9.9%和12.36%;乙酸积累量较普通工艺下降65.5%。 避免了料液的浪费, 提高了L-色氨酸产量和糖酸转化率,降低了乙酸积累量,在工业生产方面有一定实用性和推广价值。     

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-色氨酸混菌发酵工艺

为解决L-色氨酸发酵过程中乙酸、乳酸等抑制性副产物积累对对菌体活力和色氨酸积累造成抑制的问题,利用2株色氨酸生产菌,即大肠杆菌TRTH和谷氨酸棒杆菌TQ2223进行混合发酵,利用谷氨酸棒杆菌代谢大肠杆菌产生的乙酸、乳酸等副产物,降低乙酸等副产物对大肠杆菌发酵的负面影响。通过单因素试验确定了混菌发酵的最佳接种间隔时间为14 h,谷氨酸棒杆菌TQ2223接种量为7. 5%,培养温度为36℃,p H 7. 0。在最佳工艺条件下进行了30 L发酵罐小试验证,结果显示,与普通发酵工艺相比,混菌发酵工艺的乙酸积累量减少84. 8%,乳酸积累量减少82. 9%,L-色氨酸产量提高13. 6%,糖酸转化率提高19. 1%。为发酵法高效生产L-色氨酸提供了新方案,为混菌发酵在氨基酸发酵中的应用提供了理论依据。     

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     

采用补料生物反应器对产L-色氨酸发酵条件的优化

L-色氨酸在医药、食品和饲料等方面广泛应用,市场需求量不断增加。本文以L-色氨酸生产菌大肠杆菌TRTH在小型生物反应器上进行了发酵条件的摸索和优化,通过对接种量、发酵过程pH、供氧等发酵条件进行了优化,获得优化的L-色氨酸发酵工艺条件,在最优条件下产酸量可达12.3g/L。     

微生物法生产L-色氨酸的研究进展

本文列举了L-色氨酸的理化性质、应用及主要生产方法,重点介绍了现在处于工业化主导地位的微生物发酵生产L-色氨酸的方法及最新进展,为L一色氨酸工业化生产提供一定依据。     

谷氨酸合成途径基因缺失对大肠杆菌发酵L-色氨酸的影响

降低谷氨酸的积累可提高L-色氨酸产量及糖酸转化率。敲除Escherichia coli TRTH中的谷氨酸脱氢酶及谷氨酸合成酶编码基因gdh A、glt B,构建TRTHA(TRTH,Δgdh A)、TRTHB(TRTH,Δglt B),考察gdh A、glt B缺失对L-色氨酸发酵的影响。结果表明,gdh A及glt B缺失能有效降低谷氨酸的积累,但会降低细胞生长及色氨酸合成;培养基中谷氨酸的添加可恢复TRTHA及TRTHB的生长及色氨酸合成能力。在含1 g/L谷氨酸培养基中,利用TRTHB发酵L-色氨酸,L-色氨酸产量(41.23 g/L)及糖酸转化率(15.45%)最高,较TRTH分别提高了10.92%和7.89%;谷氨酸生成量(5.72 g/L)及乙酸积累量(1.73 g/L)分别较TRTH降低了25.23%及提高了10.19%。TRTH和TRTHB代谢流分析结果表明,glt B缺失会降低谷氨酸合成代谢流并提高乙酸合成代谢流;TRTHB的色氨酸合成代谢流(11.4%)较TRTH提高了40.74%。     

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。      

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。     

利用重组大肠杆菌发酵生产L-茶氨酸

L-茶氨酸是茶叶中一种独特的非蛋白质氨基酸。γ-谷氨基甲酰胺合成酶可以催化L-谷氨酸、乙胺和ATP合成L-茶氨酸,但反应成本较高。为了提高L-茶氨酸的生产效率,该研究开发了直接发酵生产L-茶氨酸的新方法。首先,在大肠杆菌基因组上双拷贝Methylovorus mays来源的γ-谷氨酰甲胺合成酶基因gmas,获得了一株遗传稳定的用于L-茶氨酸生产的重组菌株。其次,在5 L罐中采用流加乙胺的方式发酵20 h,L-茶氨酸产量达到30. 45 g/L,糖酸转化率达到20.17%。最后,根据L-茶氨酸的物化性质拟定出合适的分离提取路线,从发酵液中获得了98.51%纯度的L-茶氨酸成品,总提取收率可达到70.34%。该方法操作简单,原料成本较低,具有较好的工业应用前景。     

色氨酸发酵过程溶氧控制的研究

在利用摇瓶研究了不同装液比、摇床转速对色氨酸发酵影响的基础上,用5L发酵罐初步探讨了在不同的控制方式下,溶氧水平对菌体生长及色氨酸发酵水平的影响,结果表明在5L发酵罐发酵过程中,K1a控制在504.6h-1左右时色氨酸积累量高,发酵液中溶氧水平过低或过高均不利于发酵液中色氨酸的积累.     

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.