谷氨酸棒状杆菌全细胞催化合成Levan果聚糖条件优化分析

摘要

试验旨在探究微生物合成Levan果聚糖的新途径并优化其合成条件.利用转入果聚糖蔗糖转移酶基因的重组谷氨酸棒状杆菌进行全细胞催化合成Levan果聚糖,并采用响应面法以Levan果聚糖产量为响应值优化催化合成条件.首先设计Plackett-Burman试验从7个相关因素(蔗糖浓度、菌体浓度、转化时间、转化pH、PBS中Ca2+和Mg2+浓度、Levan果聚糖提取时的乙醇终浓度)中筛选出影响Levan果聚糖产量的3个主要因素(蔗糖浓度、乙醇终浓度和Ca2+浓度);再用筛选出的3个最重要因素进行最陡爬坡试验逼近最大响应值区域;最后运用BBD响应面法优化确定3个主要因素之间的交互作用和最佳合成条件.结果 显示,初始试验中Levan果聚糖平均产量为0.069 g/mL.经过响应面试验优化对利用重组谷氨酸棒状杆菌进行全细胞催化合成Levan果聚糖产量影响最大的因素为蔗糖浓度,其次为提取时的乙醇终浓度,最后是转化液中的Ca2+浓度.当蔗糖浓度为52.71％、乙醇终浓度为85.31％、Ca2+浓度为0.04 g/L时,利用重组谷氨酸棒状杆菌进行全细胞催化合成的Levan果聚糖产量平均值为0.238 g/mL,与模型预测最大值0.233 g/mL相近,转化率约为44％,转化率较初始试验提高了约1.9倍,产量亦较初始试验提高了约3.4倍.研究结果为Levan果聚糖工业化生产提供了依据,并为其在动物医学和营养方面的研究奠定基础.