聚氨酯固定化粪链球菌制备L-瓜氨酸的研究

摘要

瓜氨酸作为一种非蛋白质氨基酸,在尿素循环中起着重要的作用。本文建立了使用聚氨酯固定化粪链球菌制备L-瓜氨酸的方法,并研究了反复批次发酵以及填充床中连续转化生产L-瓜氨酸的生产工艺,最后使用光谱法研究了L-瓜氨酸与牛血清白蛋白的相互作用。建立了一套成本低,产量高,生产简便,产品质量高的路线,为今后工业化生产L-瓜氨酸奠定了基础。
　　 本文首先考察了使用聚氨酯固定化粪链球菌(Streptococcus faecalisBT001)的可行性。实验表明,经过多次洗涤后,固定化菌体量可达0.632g·g-1,效果良好,确定粪链球菌与聚氨酯载体有较好的生物相容性。
　　 进一步设计了一系列实验对固定化的影响因子进行了考察,当聚氨酯添加量为1.0g,尺寸为5×5x5mm,培养基pH值为7.0,摇床温度为35℃,转速为150r·min-1,经过52h达到最大吸附量。同时确定了在摇床中固定化细胞转化制备L-瓜氨酸的最适条件:摇瓶装液量为50mL／250mL,加入0.6g固定化细胞,底物100g·L-1的L-精氨酸,表面活性剂CTAB0.3g·L-1,起始pH为7.0,摇床转速为100r·min-1,温度为35℃的条件下转化36h,L-瓜氨酸产量最大可达到53g·L-1。得到的固定化细胞可重复使用5个批次,大大缩短了转化时间。
　　 本实验还考察了固定化细胞在填充床反应器中制备L-瓜氨酸的工艺过程。在规格为ψ40x300反应柱中装有固定化细胞26g,反应液含100g·L-1的L-精氨酸,0.3mol·L-1的醋酸缓冲液,0.3g·L-1的表面活性剂CTAB,调节pH值为7.0,设定流速为40mL·h-1,恒温水槽35℃的条件下,固定化细胞在填充床反应器中可连续使用15次,L-瓜氨酸的产量基本维持在65g·L-1左右。
　　 最后,本文采用荧光猝灭法以及紫外吸收差谱法研究了L-瓜氨酸与牛血清白蛋白在不同pH值下的相互作用机制,并利用Stern-Volmer方程求解出各种参数。

目录

文摘

英文文摘

学位论文数据表

第一章 绪论

1.1 瓜氨酸简介

1.1.1 瓜氨酸的理化性质

1.1.2 瓜氨酸在生物代谢中的作用

1.1.3 瓜氨酸的制备

1.1.4 瓜氨酸在各领域中的应用

1.1.5 瓜氨酸的国内外研究进展

1.2 固定化细胞技术

1.2.1 概述

1.2.2 固定化细胞的方法

1.2.3 固定化细胞的载体材料

1.2.4 物理吸附法固定化细胞

1.2.5 固定化细胞生物反应器

1.3 本课题研究目的及意义

1.4 本课题研究的主要内容

第二章 聚氨酯固定化制备L-瓜氨酸

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 微生物的培养

2.1.3 固定化方法

2.1.4 测定方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 瓜氨酸标准曲线的绘制

2.2.2 聚氨酯固定化性能的研究

2.2.3 固定化影响因子的考察

2.2.4 聚氨酯固定化粪链球菌生产L-瓜氨酸

2.2.5 聚氨酯固定化操作的稳定性

2.3 本章小结

第三章 填充床反应器连续转化反应

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 微生物的培养

3.2.3 固定化方法

3.2.4 填充床反应器的构建

3.3 结果与讨论

3.3.1 填充床反应器的选择

3.3.2 填充床流速对转化能力的影响

3.3.3 固定化细胞在填充床应器中的转化

3.4 本章小结

第四章 L-瓜氨酸与牛血清白蛋白相互作用的光谱研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 仪器设备

4.2.3 实验方法

4.2.4 实验方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 L-瓜氨酸对BSA溶液荧光强度的影响

4.3.2 紫外吸收光谱的变化

4.3.2 荧光猝灭常数和猝灭机理的判断

4.3.3 结合常数KA和结合位点数n的进一步计算

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

硕士在读期间已发表(含待发表)论文

作者和导师简介

学位论文答辩决议书