L-组氨酸产生菌的选育及其发酵条件的优化

论文摘要

本论文应用代谢控制发酵原理,系统地研究了L-组氨酸产生菌的选育、摇瓶发酵培养基、发酵条件以及葡萄糖酸钙对产酸的影响。主要研究内容和结果如下:在分析了L-组氨酸和核苷酸生物合成途径的关系及代谢途径反馈调节机制的基础上,确定了L-组氨酸高产菌的定向育种方案。以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium gluta- micum）WH0506（Shi-,AMTR）为出发菌株产酸量为5.31g/L,经UV、NTG及DES逐级诱变处理,依次赋予腺嘌呤脱氨酶营养缺陷型（adenase-）、次黄嘌呤营养缺陷型（Hx-）、黄嘌呤营养缺陷型（Xan-）、L-组氨酸酶缺陷型（histase-）、6-巯基嘌呤抗性抗性（6-MPR）、5-氟尿嘧啶（5-FUR）最终获得一株L-组氨酸产生菌WH1263（Shi-, AMTR, adenase-, HX-, Xan-, histidase-）产酸量为8.50g/L,产酸较出发菌提高了60%。对菌株WH1263进行传代10次培养,发酵72h产酸量变化很小。证明该菌株具有遗传的稳定特性。利用单因素、正交实验及响应面方法,对摇瓶分批发酵培养基及发酵条件进行优化。得出了最佳碳源为葡萄糖糖、氮源为硫酸铵,得到的最佳培养基为（g/L）:葡萄糖99.00,（NH4）2SO4 29.30,K2HPO4·3H2O 1.25,MgSO4·7H2O 0.50,CaCO3 20.00。Zn2+、Mg2+、Fe2+和Mn2+浓度分别为2.2mmol/L,1.8mmol/L、1.2mmol/L和0.27mmol/L时,组氨酸产量达到最大。培养基初始pH7.0,接种量6.7%,装液量15mL/250mL三角瓶,往复式摇床30°C,摇瓶转速100次/min,发酵周期72h。产酸为10.30g/L。通过添加葡萄糖酸钙来增加葡萄糖酸激酶的活性,改变细胞的糖代谢途径。使L-组氨酸产量提高到10.50g/L。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 L-组氨酸的理化性质
• 1.3 L-组氨酸的功能及应用
• 1.4 L-组氨酸的制备方法
• 1.5 微生物发酵法生产L-组氨酸的研究进展
• 1.6 本课题研究背景
• 1.7 本课题研究的任务和内容
• 第二章 L-组氨酸高产菌的选育
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 出发菌株
• 2.2.2 实验仪器与试剂
• 2.2.3 培养基
• 2.2.4 培养方法
• 2.2.5 诱变方法
• 2.2.6 突变株的筛选方法
• 2.2.7 分析方法
• 2.3 L-组氨酸的代谢途径及其育种思路
• 2.3.1 L-组氨酸合成及分解代谢途径
• 2.3.2 L-组氨酸高产菌育种思路
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 L-组氨酸标准曲线的测定
• 2.4.2 菌体生长曲线的测定
• 2.4.3 诱变剂量和时间的确定
• 2.4.4 L-组氨酸产生菌的选育
• 2.4.5 WH1263 遗传稳定性研究
• 2.4.6 L-组氨酸菌种选育谱系
• 2.5 本章小结
• 第三章 L-组氨酸发酵条件的优化
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验菌株
• 3.2.2 实验仪器与试剂
• 3.2.3 培养基
• 3.2.4 培养方法
• 3.2.5 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 摇瓶发酵培养基优化
• 3.3.2 摇瓶发酵培养条件优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 葡萄糖酸钙对WH1263 代谢的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法与材料
• 4.2.1 实验菌株
• 4.2.2 实验仪器与试剂
• 4.2.3 培养基
• 4.2.4 培养方法
• 4.2.5 测定方法
• 4.2.6 酶液的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 葡萄糖酸钙的添加对L-组氨酸发酵的影响
• 4.3.2 葡萄糖酸钙对葡萄糖酸激酶的诱导作用
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文