谷氨酸生产菌种选育和高产条件的优化及生物素的测定

摘要

本文基于代谢控制发酵原理，筛选了谷氨酸高产菌株，在深入研究其发酵条件以及生产工艺的基础上，得到发酵最优方案，并应用荧光法测定了发酵培养基及原料中生物素的含量。
　　 首先，本文以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）W3为出发菌株，经过紫外线、亚硝酸钠理化复合诱变筛选了谷氨酸营养缺陷型回复突变株W3-2-77，该菌株与出发菌株相比，谷氨酸产量有所提高。之后，以此菌株为出发菌株，经过连续的紫外诱变，最终得到了天冬氨酸渗漏性、谷氨酰胺抗性突变株W3-4-12，该菌株解除了代谢途径中的反馈调节作用，使谷氨酸产量达到78g/L，较出发菌株提高了21％。通过菌株传代试验，最终验证高产菌株遗传性状稳定。
　　 菌株W3-4-12发酵条件的优化显示，种子培养基中尿素的添加量对发酵的影响较大，当尿素含量为0.6％、种龄11h、一级接种量7％、装液量25mL/250mL时能得到最大产酸量。对于发酵培养基中的碳源、氮源、无机盐离子的选择和添加比例，本文通过多轮发酵比较产量的方式，分析确定了培养基中的最佳原料，并对培养基各因素进行了单因素实验，确定其最佳添加量。之后，选取影响较为显著的四因素以L9(34)正交试验进行分析，最终得到葡萄糖、尿素、KCl、Na2HPO4的最佳添加量。另外，本文提出了在不同温度及pH条件下分阶段发酵产酸的具体条件，并且引入了分瓶培养的思想，将发酵过程分为“生长期”与“生产期”两个阶段以提高菌体产酸。前期30 mL/500 mL发酵15 h后分瓶15 mL/500 mL发酵至38 h结束，产酸112 g/L，糖酸转化率62 ％，与优化前相比，谷氨酸产量提高了44 ％。
　　 本文还利用二次接种与补料分批发酵相结合的方法，进一步提高了谷氨酸的产量。在二次接种的方法中，除了确定了接种量及种龄等条件外，还采用了二级种子液扩培的方式，增大了菌浓，克服了分瓶发酵产酸周期较长的缺点，缩短发酵周期至34～36 h。最终结合补料分批发酵的培养技术，得到一整套较为完整的发酵工艺，最高产酸117 g/L。
　　 在发酵结束后，本文测定了发酵前培养基、最终发酵液以及原料中生物素的含量，建立了荧光法检测谷氨酸发酵中生物素含量的方法，该方法的稳定性较好。同时证实，优化后的培养基中生物素含量处于“超亚适量”范围。根据测定，推导出不同批次下玉米浆与糖蜜添加量的公式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪 论

第2章 谷氨酸棒杆菌的诱变选育

第3章 摇瓶分批发酵产谷氨酸的发酵条件优化

第4章 二次接种发酵和摇瓶补料分批发酵的初步研究

第5章 荧光法测定生物素含量

第6章 总结与展望

参考文献

致 谢

在学期间主要科研成果