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15N标记L-组氨酸生物合成

15N标记L-组氨酸生物合成

摘  要


本文以代谢控制发酵理论为指导,对L-组氨酸生产菌的定向选育、摇瓶分批发酵条件、针对稳定性同位素15N丰度发酵条件和分离提取工艺分别进行了深入的研究。主要研究内容和结果如下:
1.     以黄色短杆菌AK147为出发菌株,通过分析L-组氨酸代谢调控机制,以硫酸二乙酯(DES)和紫外线(UV)为诱变剂,定向选育出具有特定选择标记的L-组氨酸高产菌株C41(8-Agr+2-TAr+2-TUr),未经优化的条件下,摇瓶发酵96小时,可积蓄2.8g/L左右。
2.     应用正交实验法优化得到种子培养基的最佳组成,通过研究不同培养条件对菌体生长和发酵的影响,确定了种子培养的最佳条件。通过PB实验设计和响应面分析实验法,优化出摇瓶分批发酵培养基的最佳组成,通过研究不同发酵条件对L-组氨酸发酵的影响,获得了最佳摇瓶分批发酵培养条件。摇瓶培养110小时,可积蓄L-组氨酸3.3g/L左右。
3. 在摇瓶分批发酵最佳培养基和培养条件的基础上,考虑到15N丰度的特殊要求,对C41的种子和发酵培养基配方进一步优化,通过降低培养基配方中有机氮源添加量,寻求玉米浆的替代物,限量添加生长因子,在维持产量不下降很多的前提下,提高产品丰度。平均产酸2.5g/L左右,丰度下降小于1.5%,符合产品要求。
4. 将摇瓶分批发酵获得的含15N-L-组氨酸的发酵液经过预处理,以先上氢型732树脂柱,再上氨型732树脂柱的两步法从其中成功分离提取出15N-L-组氨酸。并且通过对上柱条件、洗脱条件和产品精制条件的研究,确定了从发酵液中分离提取L-组氨酸的最佳工艺条件,产品收率达到70%以上。
本文选育获得的L-组氨酸生产菌C41遗传性状稳定,经过发酵条件优化,获得富含15N标记L-组氨酸的发酵液,经离子交换法分离提纯得到15N标记L-组氨酸产品,具备进一步生产开发的潜力和价值。
 
关键词:L-组氨酸  黄色短杆菌  稳定同位素  发酵  分离提取

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