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。     

从酸菜液中筛选产γ-氨基丁酸的菌株

从腌制的酸菜液中,采用乳酸菌分离纯化法,经初筛、复筛得到一株产γ-氨基丁酸的菌株,编号为LpL-0212,对菌株进行形态学观察和生理生化实验及16S rDNA、atpA基因序列分析鉴定,鉴定该菌株为Enterococcus faecium。在含2%谷氨酸钠的TYG发酵培养基中静置培养24h,经薄层层析定性、高效液相色谱法测定,发酵液中的γ-氨基丁酸含量可达到102.37μmol/L。     

补料发酵枯草芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸的研究

在5L自动发酵罐中,通过分批发酵和补料分批发酵,对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis HCUL-B-115)生物合成γ-聚谷氨酸(γ-PGA)进行研究,以达到高产的目的。结果表明：在分批发酵过程中,在通入空气条件下搅拌转速由150r/min提高至250r/min,发酵结束时γ-PGA产量从11.30g/L提高到30.86g/L;在补料分批发酵过程中,在通入空气条件下,搅拌转速采用250r/min,当糖质量浓度在20g/L以下时,每次补加50mL 糖质量浓度200g/L的玉米糖化液则菌体大量生长,γ-PGA产量提高到52.20g/L。     

产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及诱变育种

利用乳酸菌分离培养基从酸菜汁中分离菌株。经过初筛、复筛后得到的菌株Lp-Lw-131有较好的产γ-氨基丁酸(GABA)能力。对菌株进行形态学鉴定和生理生化实验确定该菌为植物乳杆菌,编号为Lp-Lw-131。利用菌株体内的谷氨酸脱羧酶(GAD)将L-谷氨酸钠脱羧转化成GABA,用比色法测定GABA的产量为0.917g/L。以Lp-Lw-131为出发菌株进行紫外线和硫酸二乙酯(DES)诱变,以致死率为标准确定最佳诱变条件为：紫外照射距离30cm,照射时间90s;DES体积分数为25%醇溶液,处理时间20min,诱变后获得一株突变株Lp-Lw-131-34。连续传代10次后遗传性状稳定,平均GABA产量为1.815g/L,是出发菌株的1.979倍。     

植物乳杆菌Lp-S2直投式发酵剂及其离心、冷冻干燥工艺研究

以高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌Lp-S2为出发菌株,研制直投式发酵剂。并对发酵剂离心工艺及冷冻干燥工艺进行优化。通过正交试验确定植物乳杆菌Lp-S2的离心工艺为:离心温度4℃,离心时间30min,转速6 000r/min,该条件下植物乳杆菌Lp-S2离心收得率为83.8%。通过单因素和正交试验进行冷冻保护剂的优化。冷冻保护剂的最佳组合是15%海藻糖,15%葡萄糖和10%脱脂乳粉。植物乳杆菌Lp-S2直投式发酵剂,冻干存活率为39.2%,最佳预冷时间为6h。直投式发酵剂活菌数达到1.5×1012 CFU/mL。     

产γ-PGA批式发酵动力学模型的建立

以一株γ-PGA(γ-聚谷氨酸)高产菌枯草芽孢杆菌HCUL-B115为实验菌株,在5L发酵罐中进行分批发酵,并测定发酵过程中的生物量、残糖量、前体物残量和γ-聚谷氨酸产量.应用MATLAB软件进行最优参数估计和非线性拟合,得到了菌体生长、产物生成和底物消耗的动力学模型和模型参数.结果表明,所建立的批式发酵动力学模型能较好地反映γ-PGA批式发酵规律.     

植物乳杆菌LP-S2高密度培养的研究

为提高植物乳杆菌LP-S2发酵培养液中的菌体浓度,对MRS培养基的碳氮源和培养条件进行了优化。确定植物乳杆菌LP-S2优化培养基配方为:葡萄糖26g/L、酵母浸粉34g/L、KH_2PO_42g/L、乙酸钠5g/L、柠檬酸铵2g/L、MgSO_4·7H_2O 0.58g/L、MnSO_4·4H_2O 0.25g/L、吐温80 1ml/L。植物乳杆菌LP-S2最优发酵条件为,接种量4%,发酵温度33℃,初始pH值7.2,装液量5ml。在优化后的发酵条件下培养,植物乳杆菌LP-S2菌液OD值达到0.830。比未优化前提高了1.84倍,活菌数达到12.5×10~(10) CFU/ml,为进行冻干发酵剂的相关试验奠定了良好的基础。     

微生物发酵法合成高分子聚合物γ-PGA的研究

以一株γ-聚谷氨酸高产菌枯草芽孢杆菌B-115为实验菌株,分别考察碳源、氮源种类及浓度、前体物添加量、生长因子和发酵条件对γ-聚谷氨酸产率的影响.优化结果显示：碳源是6.5%的玉米糖化液,氮源是0.4%的普通蛋白胨,前体物谷氨酸钠的添加量为4%,生长因子种类及添加量分别为0.15%硫酸镁、0.006%硫酸锰、0.8%磷酸二氢钾、1.0%氯化钠、0.03%氯化钙;发酵条件为初始pH值6.5,接种量2%,装液量50 mL/250 mL1,50 r/min3,7℃培养84 h;γ-聚谷氨酸的产率可从57.85 g/L提高到68.30 g/L.     

微生物发酵法合成高分子聚合物γ-PGA的研究

以一株γ-聚谷氨酸高产菌枯草芽孢杆菌B-115为实验菌株,分别考察碳源、氮源种类及浓度、前体物添加量、生长因子和发酵条件对γ-聚谷氨酸产率的影响.优化结果显示:碳源是6.5%的玉米糖化液,氮源是0.4%的普通蛋白胨,前体物谷氨酸钠的添加量为4%,生长因子种类及添加量分别为0.15%硫酸镁、0.006%硫酸锰、0.8%磷酸二氢钾、1.0%氯化钠、0.03%氯化钙;发酵条件为初始pH值6.5,接种量2%,装液量50 mL/250 mL,150 r/min,37℃培养84 h;γ-聚谷氨酸的产率可从57.85 g/L提高到68.30 g/L.     

丁酸梭菌的益生特性及其活性代谢产物

为研究丁酸梭菌的益生特性及其胞外代谢产物,通过体外模拟试验评估其益生特性,包括对模拟消化道、胆盐耐受性、疏水性和自聚集性,以及发酵液的抑菌活性,并采用超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱质谱（ultrahigh performance liquid chromatography and four-stage pole electrostatic field orbital trap mass spectrometry,UHPLC-QEMS）技术对其胞外代谢产物进行非靶向代谢组学分析。结果表明,丁酸梭菌对模拟消化道环境和胆盐具有较强的耐受性,经模拟消化道环境处理2.5 h,其存活率仍高达90%以上,可耐受浓度低于0.4%的胆盐;其疏水率与12 h 的自聚集率均在30%以上;其发酵上清液对福氏志贺氏菌有显著抑菌作用（P＜0.05）,对大肠埃希氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌有一定抑菌作用,对金黄色葡萄球菌无抑菌作用。丁酸梭菌胞外代谢产物主要有12 种有机酸类、7 种氨基酸类、5 种核苷类和7 种其他物质,部分活性代谢物具有一定的益生作用和应用于食品生产的潜力。