耐高温高糖的葡萄糖酸盐生产菌的基因组改组及发酵工艺的优化

摘要

我国华南地区地属亚热带，是一个长夏无冬的地区，夏季炎热的高温常常导致冷却能耗的增加，提高生产成本；高浓度的初始糖发酵，使得菌体因为葡萄糖的分解代谢，阻遏葡萄糖氧化酶的合成，导致发酵时间的延长。因此，筛选优良的葡萄糖酸盐生产菌株有着十分重要的意义。 本文以黑曲霉-ZBY 7为出发菌株，通过基因组改组技术，获得一株能够耐受高初始糖、高温条件下发酵良好的菌株。主要结果如下： 1．从工业发酵生产葡萄糖酸盐的菌株黑曲霉-ZBY7为出发菌株，通过基因组改组，筛选到一株在40﹪初糖浓度，37℃条件下发酵良好的菌株，其葡萄糖消耗速率为3.00 mg．h<'-1>．mL<'-1>的融合菌株，命名为A．niger-GS-30。比出发菌株，A．niger-GS-30发酵的初始糖浓度提高60﹪，发酵温度提高4℃，耗糖速率比出发菌株提高28.21﹪。 2．利用单次单因子法初步优化了培养基，确定了其最佳氮源为尿素，最佳初始PH值为6.5，最佳装液量为40ml/250ml摇瓶，最佳种龄为20h，最佳接种量为10﹪。 之后，我们利用plackett-bunnan法发从初始发酵培养基中筛选出尿素、MgSO<,4>，CaCO<,3>三个对发酵结果有重要影响的子，并利用中心组合设计实验，确定了适合融合菌株发酵的最优发酵培养基(每1L自来水中)：葡萄糖400g，尿素0.657 g，KH<,2>PO<,4> 0.20g，MgSO<,4>．7H<,2>O 0.22g，CaCO<,3> 36.50g．。A．niger-GS-30在优化的培养基条件下发酵，葡萄糖消耗速率为3.11mg.h<'-1>．mL<'-1>，比优化前有所提高。 3．在5L发酵罐水平上，我们对上述摇瓶实验进行了验证，突变株A．niger30-GS-30在30﹪初始葡萄糖浓度、36℃下发酵良好，适应期比出发菌株缩短两个小时，发酵时间缩短三个小时，产率比出发菌株提高9.97﹪，转化率略高于出发菌株，实验取得预期效果。

目录

文摘

英文文摘

第1章前言

1.1葡萄糖酸与葡萄糖酸盐

1.2葡萄糖酸及其盐的理化性质

1.3葡萄糖酸及其盐的生物学功能

1.4葡萄糖酸及其盐的应用

1.4.1葡萄糖酸的应用

1.4.2葡萄糖酸盐及内酯的应用

1.5葡萄糖酸盐的合成途径

1.6葡萄糖酸的生产技术

1.6.1葡萄糖酸的生产方法

1.6.2葡萄糖酸发酵生产的微生物

1.6.3葡萄糖酸的发酵工艺

1.7微生物发酵葡萄糖酸盐生产发展状况

1.8高温和高糖发酵的优势

1.8.1高温发酵的优势

1.8.2高糖发酵的优势

1.9工业发酵菌种选育技术

1.10主要的发酵优化技术

1.11选题的意义

第2章实验材料与方法

2.1菌种

2.2培养基

2.3试剂

2.4仪器

2.5化学试剂的配制

2.6解壁酶系的配制

2.7耐高糖耐高温菌株的基因组改组

2.7.1正突变基因组库的获得

2.7.2原生质体融合

2.7.3融合子的筛选

2.7.4葡萄糖酸含量的测定

2.7.5菌体干重的测定

2.7.6定义

2.8葡萄糖氧化酶活力测定

2.9种子培养基氮源的优化

2.10黑曲霉发酵葡萄糖酸条件的初步优化

2.11黑曲霉发酵葡萄糖酸条件的统计优化

2.11.1 Plackett-Burman设计法

2.11.2中心组合设计法

2.12 5L发酵罐水平A.niger-GS-30发酵葡萄糖酸实验

第3章结果与讨论

3.1耐高温耐高糖菌株的基因组改组

3.1.1正突变基因组库的获得

3.1.2原生质体的融合

3.1.3融合子的筛选

3.2种子培养基氮源的优化

3.3种子液葡萄糖氧化酶活力的测定

3.4耐高糖高温菌株A.niger-GS-30发酵发酵条件的初步优化

3.4.1氮源的影响

3.4.2起始pH值的影响

3.4.3接种量的影响

3.4.4种龄的影响

3.4.5装液量的影响

3.4.6金属离子的影响

3.5突变株A.niger-GS-30耗糖速率的统计优化

3.5.1影响A.niger-GS-30葡萄糖消耗速率重要因子的筛选

3.5.2影响A.niger-GS-30耗糖速率的重要因子的优化

3.6 5 L发酵罐水平上A.niger-GS-30的葡萄糖酸钠发酵实验

3.6.1发酵的工艺条件

3.6.2结果与讨论

第4章结论

参考文献

致谢

原创性声明