黏度法测定γ-聚谷氨酸含量

采用乌氏黏度计测定了不同浓度下γ-聚谷氨酸稀溶液的黏度,由哈金斯(Huggins)方程和克拉默(Kraemer)方程结合外推法求得室温下γ-聚谷氨酸在中性水溶液中的特性黏度[η]为7.830 L/g,并推导出由溶液的相对黏度ηr与增比黏度ηsp计算γ-聚谷氨酸溶液浓度的公式。依据溶液黏度与浓度的关系,可以简便、快速、准确地估算出γ-聚谷氨酸的浓度。     

发酵生产γ-聚谷氨酸的补料策略

采用补料分批发酵方法对Bacillus subtilis GXA-28摇瓶发酵生产γ-聚谷氨酸的初始葡萄糖和谷氨酸钠浓度、补料时间、补料配方等进行了研究。确定最优补料时间为17 h,补料配方:葡萄糖20 g/L,谷氨酸5 g/L,KH2PO40.5 g/L、MgSO40.1 g/L。在优化的补料条件下,γ-聚谷氨酸产量由16.24 g/L提高至24.36 g/L,较分批发酵提高了50%;生产强度由0.74g/(L·h)提高至0.87 g/(L·h)。研究结果表明,采用分批补料发酵方法能提高γ-聚谷氨酸生产率,实验方法可给γ-聚谷氨酸中试研究提供参考。     

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。     

碳源对γ-聚谷氨酸发酵的影响

以γ-聚谷氨酸生产菌yt102为供试菌株,研究了碳源对γ-聚谷氨酸发酵的影响.首先通过摇瓶实验确定发酵的最佳碳源为葡萄糖和柠檬酸,二者按一定的比例混合更有利于聚谷氨酸的产生,进一步利用10L发酵罐补料分批发酵确定碳源的最佳用量为40g/L,继续优化培养条件,确定采用溶氧控制的脉冲补料方式可有效延续γ-聚谷氨酸的合成.在最优发酵条件下,通过10L发酵罐补料分批发酵50h,r-聚谷氨酸产量可达34.5g/L.     

枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的动力学研究

对枯草芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸的发酵动力学特性进行了研究,通过Logistic方程,提出了发酵过程中菌体生长、γ-聚谷氨酸合成、基质消耗的动力学模型.应用MATLAB数值应用软件对实验数据进行处理,得到了枯草芽孢杆菌分批发酵合成γ-聚谷氨酸的动力学模型参数.对实验数据与模型进行比较,结果表明模型与实验数据能较好地拟合,基本上反映了枯草芽孢杆菌分批发酵过程的动力学特征.     

枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的动力学研究

对枯草芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸的发酵动力学特性进行了研究,通过Logistic方程,提出了发酵过程中菌体生长、γ-聚谷氨酸合成、基质消耗的动力学模型。应用MATLAB数值应用软件对实验数据进行处理,得到了枯草芽孢杆菌分批发酵合成γ-聚谷氨酸的动力学模型参数。对实验数据与模型进行比较,结果表明模型与实验数据能较好地拟合,基本上反映了枯草芽孢杆菌分批发酵过程的动力学特征。     

枯草芽孢杆菌GXA-28发酵生产γ-聚谷氨酸动力学研究

对耐热高产菌株枯草芽孢杆菌GXA-28分批发酵生产γ-聚谷氨酸的动力学特征进行了研究,基于菌体生长特性,结合Logistic方程和Luedeking-Piret方程,提出了菌体生长、产物合成、葡萄糖消耗以及谷氨酸钠消耗的动力学模型。应用Origin8.5对数据进行分析处理,得到了Bacillis subtilis GXA-28分批发酵合成γ-聚谷氨酸相应的动力学参数。将模型预测值和实验值进行比较,结果表明,模型基本反映了枯草芽孢杆菌GXA-28分批发酵过程中的动力学特征。     

γ-聚谷氨酸合成菌株的筛选与优化培养

从土壤筛中筛选分离获得1株γ-聚谷氨酸合成菌Bacillus subtilis PGS-1,在富含谷氨酸和葡萄糖的培养基中可大量合成γ-聚谷氨酸,与大多文献报道的微生物合成的γ-聚谷氨酸相比,具有较低的分子量(300ku～400ku)和较窄的分子量分布,可适用于低分子量要求的医药、化妆品和水处理等应用领域,值得深入开发研究.为提高γ-聚谷氨酸的发酵产量,对Bacillus subtilis PGS-1的摇瓶培养基条件进行了响应面优化,确定了影响γ-PGA合成的显著因素依次为谷氨酸、葡萄糖和(NH4)2SO4;在优化条件下,γ-聚谷氨酸产量达26g/L,较优化前提高了44%.     

γ-聚谷氨酸的发酵及保水性能

利用枯草芽孢杆菌发酵生产得到γ-聚谷氨酸,再经过分离提取等步骤得到纯品并研究其吸水性能、保水性能以及对种子发芽率的影响.吸水实验表明,γ-PGA具有很强的吸水能力,在蒸馏水和生理盐水中的吸水倍数约为200g/g,但是在自来水和井水中的吸水能力次之.土壤保水实验表明,γ-PGA在质量浓度为12g/L时保水效果最好,在蒸馏水及生理盐水中效果较好,在自来水及井水中效果其次.此外,γ-PGA对黄豆、红豆的发芽率有明显的提高,但是对绿豆的发芽率存在一定的负面影响.     

γ-聚谷氨酸产生菌的诱变选育

以Bacillus subtilis GXA-28为出发菌株,采用紫外、微波、氯化锂3种单一诱变及紫外-氯化锂,微波-氯化锂两种复合诱变方式进行诱变育种.经过5轮诱变,13次初筛,8次复筛,总共初筛选3554株,复筛选236株突变菌株.获得1株底物(谷氨酸钠)耐受性为出发菌株的2倍;γ-聚谷氨酸产量达24.00g/L左右(比出发菌株高出约33％)的菌株,命名为U-59.经过6代遗传稳定性试验,该菌株性状稳定.     

γ-聚谷氨酸生产菌株的鉴定及发酵培养基优化

目的:鉴定一株高产γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)的菌株,并优化其发酵培养基。方法:以实验室前期诱变筛选出的菌株N-2出发,通过16s rDNA核酸序列分析,对该菌株进行了鉴定;采用单因素实验、响应面设计对菌株的发酵培养基进行优化,最终确定最佳培养基配方。结果:经过16s rDNA序列分析,菌株N-2被鉴定为Bacillus subtilis。通过Plackett-Burman(PB)试验,筛选出3个显著影响γ-PGA产量的因素:葡萄糖、谷氨酸钠和K₂HPO₄·3H₂O;用最陡爬坡试验逼近最大产量区后,利用box-behnken试验获得响应曲面最优解,确定葡萄糖、谷氨酸钠和K₂HPO₄·3H₂O的最佳浓度分别为42.93、44.85、2.39 g/L。经过54 h发酵γ-PGA终产量为28.51 g/L,比优化前提高了34.48%。结论:响应面法试验次数少、周期短,可以快速优化发酵培养基成分,结果可靠,是提高产量的有效途径。     

发酵液中γ-聚谷氨酸含量快速测定方法研究

通过γ-聚谷氨酸（γ-PGA）溶液与十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的氢氧化钠溶液反应形成混悬液,配制不同浓度的γ-PGA标准品溶液,与CTAB溶液形成反应体系并进行全波长扫描,绘制不同波长下标准曲线,并对CTAB试剂浓度、反应时间和温度对反应体系的影响分别进行了比较优化。研究结果为：CTAB比浊法最佳检测波长为250nm,CTAB溶液质量浓度为5g/L,反应温度为环境温度,络合时间为3min,回归线性方程y=0.0335x-0.1519,R2=0.9995,发酵液中加标平均回收率为106.6%,平均RSD值为2.56%。应用比浊法测定γ-PGA的含量快速、简洁、重现性好,可用于发酵液中γ-PGA浓度的检测。     

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.     

pH值对聚谷氨酸发酵液粘度及聚合物结构的影响

生产中聚谷氨酸的发酵液非常黏稠(粘度达1.71Pa.s),这使除菌体提取聚谷氨酸非常困难。通过加酸或碱调节发酵液pH<5或pH>8可明显降低发酵液的粘度(其中pH3.5时粘度仅为pH6.5时的1/50左右)。将pH3.5的发酵液离心除菌(10 000×g,10 min)后超滤浓缩(滤膜孔径0.45μm,平均压力0.08 Mpa)1倍,再加入95%乙醇提取-γPGA,与pH中性时相比,可减少50%以上的能量消耗及40%的溶剂,但聚谷氨酸损失约10%。加酸或加碱处理可使发酵液中-γPGA的分子结构发生改变,分子质量降低,这对生产高分子质量的聚谷氨酸不利,但对生产低分子质量产物是适宜的。     

微生物发酵合成γ-聚谷氨酸的初步表征分析

以一株γ-聚谷氨酸高产菌——枯草芽孢杆菌B-115为实验菌株,通过单因素试验对其发酵条件进行优化,结果显示:最佳发酵条件为初始pH6.5、接种量2%、装液量50 mL/250 mL、转速150 r/min、37℃培养84 h;γ-聚谷氨酸的产率从57.85 g/L提高为68.3 g/L。且通过薄层层析、红外检测等方式对其发酵产物进行初步表征分析。     

γ-聚谷氨酸的微生物发酵法生产及其表征初步分析

从高温处理过的腐乳和豆豉中分离到一系列单菌落,通过不同的培养基初筛、复筛,得到一株高产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的菌株N6,根据《常见细菌系统鉴定手册》和《伯杰氏细菌鉴定手册》第九版,对N6进行了形态和生理生化特征的分析,以及对产物红外光谱法测定,初步鉴定该菌为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。该菌发酵合成PGA的产率为18g/L。同时对发酵产物的表征进行了初步分析。     

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.     

纳豆芽孢杆菌液态发酵生产γ-聚谷氨酸

对纳豆芽孢杆菌CICC 20643液态发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的工艺进行了研究。采用单因素实验和正交实验获得了生产γ-PGA的优化培养条件:蔗糖25g/L,酵母膏5g/L,谷氨酸钠40g/L,装液量70mL/250mL锥形瓶,起始pH6.5,菌种在37℃、120r/min培养24h后,于培养基中添加5%NaCl,继续培养24h,γ-PGA的产量达到18.04g/L。实验结果表明:纳豆芽孢杆菌CICC20643是一株产γ-PGA优良菌种,在发酵过程中添加NaCl的工艺能明显提高γ-PGA的产量。     

产聚γ-谷氨酸菌株的筛选及鉴定

从高温处理过的豆瓣酱等样品中分离获得1株细菌菌株L536,其产物经纸层析分析及氨基酸组成分析鉴定,确定是聚谷氨酸。菌株L536通过形态特征、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amylolique faciens)。该菌株在37℃,180 r/min振荡培养48h,产γ-PGA可达15 g/L。     

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。