论文摘要
本论文以胞外大量积累2-酮基-L-古龙酸（2-KLG）的维生素C生产菌株普通生酮古龙酸菌（Ketogulonicigenium vulgaer）WSH-001和巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）WSH-002组成的混菌体系为研究对象,以提高2-KLG生产效率为目标,研究了高渗条件下混合菌系细胞生长和代谢特征,氨基酸对2-KLG生产的作用以及关键氨基酸种类的确定,提出用廉价明胶代替L-甘氨酸和L-脯氨酸作用的策略,并进行1 m3搅拌罐和200 m3气升发酵罐放大实验,成功地实现了维生素C生产效率的提升。主要研究结果如下：（1）在详细考察了2-KLGT业化生产过程中渗透压变化规律的基础上,研究了高渗对混合菌系细胞生长和2-KLG合成的影响,提出蔗糖促进伴生菌巨大芽胞杆菌生长,进而促进普通生酮古龙酸菌生长和产酸的策略。结果表明,2-KLG的积累和碱性物质（Na2CO3）的流加使渗透压上升了832 mOsmol/kg;高渗抑制了巨大芽胞杆菌的生长（15.4%）,从而抑制普通生酮古龙酸菌（31.7%）的生长,导致2-KLG产量和生产强度分别下降67.5%和69.3%（以1 250 mOsmol/kg为例）；蔗糖的添加则显著促进巨大芽胞杆菌的生长,使高渗条件下（摇瓶,1 250 mOsmol/kg）2-KLG产量（40.6g/L）提高87%；在3L发酵罐中,补力（?）10 mmol/L蔗糖使2-KLG发酵周期缩短10.8%,2-KLG生产强度提高10.4%。（2）利用蛋白质组学、基因组学技术并结合不同批次玉米浆（CSL）对2-KLG生产的影响,确定了影响2-KLG生产的关键氨基酸种类。结果表明,巨大芽孢杆菌裂解液使普通生酮古龙酸菌L-丝氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸、L-甲硫氨酸、L-异亮氨酸、L-缬氨酸、L-苯丙氨酸以及L-谷氨酰胺合成途径中相关的蛋白（酶）表达上调；普通生酮古龙酸菌L-组氨酸、L-甘氨酸、L-赖氨酸、L-苏氨酸、L-甲硫氨酸、L-亮氨酸和L-异亮氨酸从头合成途径不完全；在摇瓶分批发酵添加关键氨基酸L-甘氨酸、L-脯氨酸和L-苏氨酸时,发酵周期分别缩短至58 h（缩短17.1%）,62 h（缩短11.4%）和60 h（缩短16.7%）,2-KLG生产强度分别达1.12±0.02g/L/h（提高20.4%）,1.04±0.01 g/L/h（提高11.8%）和1.09±0.02g/L/h（提高17.2%）。（3）详细分析了明胶的组成成分,提出用廉价明胶代替L-甘氨酸和L-脯氨酸作用的策略,并将实验结果在1 m3和200 m3发酵罐上进行放大。结果表明,明胶中对2-KLG发酵有显著促进作用的关键氨基酸—L-甘氨酸和L-脯氨酸在明胶中的质量分数占34.21%；在1 m3搅拌罐上用明胶代替L-甘氨酸和L-脯氨酸的作用时,2-KLG发酵周期缩短至43 h（缩短15.6%）,2-KLG产酸速率提高到1.89g/L/h（增加25.2%）；在200 m3气升发酵罐上进行明胶生产试验,发酵周期缩短至55 h（缩短8%）,2-KLG产量达到102.28g/L,2-KLG产酸速率提高到1.86g/L/h（增加9.3%）。