γ-聚谷氨酸的发酵条件优化及其初步表征分析

为提高微生物发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的产量,采用枯草芽孢杆菌发酵制备γ-聚谷氨酸,并通过单因子试验及正交试验分析,得到枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的最佳营养条件为:40g/L葡萄糖、5g/L酵母膏、30g/L谷氨酸钠、3g/L NH4Cl、2g/L K2HPO4、0.25g/L MgSO4:最佳培养条件为:接种量2%,装液量40mL(250ml三角瓶),培养温度37℃,摇床转速200r/min,pH值7.0,发酵时间48h,此时γ-聚谷氨酸的产量最高,达到20.15g/L.纯化后产物经纸层析及红外光谱检测,初步确定为γ-聚谷氨酸.     

枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸培养条件的优化

通过响应面法对枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸的培养条件进行优化。首先采用Plackett-Burman试验设计筛选出对γ-聚谷氨酸产量有显著影响的3?个关键因素,即蔗糖、酵母粉和谷氨酸钠;然后通过Box-Behnken试验设计和响应面法对这3?个关键因素的用量进行优化。响应面优化后的3?个关键因素的最佳质量浓度为蔗糖64.40?g/L、酵母粉7.10?g/L和谷氨酸钠57.96?g/L。枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸的最佳培养条件为蔗糖用量64.40?g/L、酵母粉用量7.10?g/L、谷氨酸钠用量57.96?g/L,氯化钠用量30?g/L,MgSO4用量0.3?g/L、K2HPO4用量2?g/L,初始pH?7.5,接种量5%,装液量40?mL/250?mL,温度37?℃,摇床转速200?r/min,发酵时间36?h。在上述条件下,γ-聚谷氨酸产量为13.20?g/L。与未优化前相比,产量提高了1.88?倍。     

纳豆芽孢杆菌液体发酵生产γ-聚谷氨酸

本研究采用单因素实验和正交实验优化了纳豆芽孢杆菌(Bacillus subtilis natto)液体发酵生产γ-聚谷氨酸的发酵培养基和发酵条件.结果表明,在25 g/L葡萄糖为碳源,15 g/L蛋白胨为氮源,谷氨酸钠添加量20 eel的基础上,纳豆杆菌在pH为7.5,接种量为2%,摇床转速为150r/min,装液量为50mL/250mL三角瓶的条件下液体发酵48h,发酵液的γ-PGA产量达到11.97g/L.产物水解后,经液相色谱检验,初步确定产物为γ-聚谷氨酸.利用SDS-PAGE电泳对发酵产物的分子量进行了测定,结果表明其并非是单一分子量的γ-PGA,而是多种不同分子量的混合体.     

细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜发酵条件的优化

在发酵培养基中添加γ-聚谷氨酸(γ-PGA),可以制备具有更优性能的细菌纤维素(BC)复合膜.采用响应面分析法优化细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜发酵生产工艺,首先通过Plackctt-Burman试验设计对影响复合膜发酵生产的8个因素进行筛选,得到3个关键影响因子:聚谷氨酸添加浓度,pH和γ-聚谷氨酸的添加时间;然后用最陡爬坡试验逼近响应值的最大区域;最后通过Box-Behnken设计及响应曲面分析确定了各考察因子的最佳取值:葡萄糖25g/L,柠檬酸6g/L,Na2HPO42g/L,γ-聚谷氨酸1.04g/L,γ-聚谷氨酸的添加时间4h,发酵初始pH5.0,温度30℃,发酵周期7d.在优化条件下复合膜的湿重达到61.07g/100mL培养基试验值与预测值误差为-3.05%,较初始培养基复合膜产量提高9 1.32%.     

碳源对γ-聚谷氨酸发酵的影响

以γ-聚谷氨酸生产菌yt102为供试菌株,研究了碳源对γ-聚谷氨酸发酵的影响.首先通过摇瓶实验确定发酵的最佳碳源为葡萄糖和柠檬酸,二者按一定的比例混合更有利于聚谷氨酸的产生,进一步利用10L发酵罐补料分批发酵确定碳源的最佳用量为40g/L,继续优化培养条件,确定采用溶氧控制的脉冲补料方式可有效延续γ-聚谷氨酸的合成.在最优发酵条件下,通过10L发酵罐补料分批发酵50h,r-聚谷氨酸产量可达34.5g/L.     

响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵条件

以一株从纳豆中分离得到的纳豆芽孢杆菌进行γ-聚谷氨酸发酵,利用响应面法对发酵的条件进行优化。实验结果表明:接种量、pH值和温度是影响发酵的主要因素。最终达到该株纳豆芽孢杆菌发酵γ-聚谷氨酸的最佳发酵条件:温度40.00℃,接种量7.1%,pH值7.76。此条件下γ-PGA为19.612g/L。     

发酵生产γ-聚谷氨酸的补料策略

采用补料分批发酵方法对Bacillus subtilis GXA-28摇瓶发酵生产γ-聚谷氨酸的初始葡萄糖和谷氨酸钠浓度、补料时间、补料配方等进行了研究。确定最优补料时间为17 h,补料配方:葡萄糖20 g/L,谷氨酸5 g/L,KH2PO40.5 g/L、MgSO40.1 g/L。在优化的补料条件下,γ-聚谷氨酸产量由16.24 g/L提高至24.36 g/L,较分批发酵提高了50%;生产强度由0.74g/(L·h)提高至0.87 g/(L·h)。研究结果表明,采用分批补料发酵方法能提高γ-聚谷氨酸生产率,实验方法可给γ-聚谷氨酸中试研究提供参考。     

纳豆芽孢杆菌TK-2产γ-聚谷氨酸发酵工艺优化

以γ-聚谷氨酸（γ-PGA）的产量为评价指标,在单因素试验基础上,利用正交试验法对纳豆芽孢杆菌（Bacillus natto）TK-2产γ-PGA的发酵工艺进行优化,并对其发酵产物进行高效液相色谱（HPLC）分析。结果表明,最佳培养基配方是葡萄糖2.5%,蛋白胨2.5%,味精2%,pH值7.5;最佳发酵条件是装液量70 mL/250 mL,接种量2%,发酵温度37 ℃,转速140 r/min,在此优化条件下进行验证试验,γ-PGA产量为11.48 g/L,提高了57.2%。HPLC分析表明,γ-PGA是谷氨酸的一种聚合物,其水解产物只有一种氨基酸。     

γ-聚谷氨酸生产菌种的ARTP诱变及其发酵条件优化

γ-聚谷氨酸是一种由生物所合成的氨基酸聚合物,具有极强的水溶性,生物相容性,能被广泛的运用到食品、医药、日化、环保、农业等行诸多领域,具有巨大的市场前景。本实验以实验室保藏的一株产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis QY-27为出发菌株,通过常压室温等离子体(ARTP)诱变,筛选获得一株遗传性能稳定的高产γ-聚谷氨酸突变菌株Bacillus licheniformis QS-21,该突变菌株γ-聚谷氨酸的产量较出发菌株的9.12g/L,提高了42.26%,达到15.89g/L。对筛选获得的变异株发酵条件优化结果显示,L-谷氨酸20g/L,甘油100g/L,Mg SO4·7H2O0.5g/L为变异株合适发酵培养基,在37℃,摇瓶转数230r/min,发酵培养72h,γ-聚谷氨酸的产量达22.56g/L,比优化前提高了29.56%。     

γ-聚谷氨酸吸附金属离子性能的研究

研究了γ-聚谷氨酸的阻垢性能以及对六价铬离子的吸附性。试验表明,在pH8、温度为60℃、γ-聚谷氨酸的含量为0.32 mg/mL的条件下,吸附钙离子24 h,可达到最高阻垢率77.07%;pH6、温度为60℃,γ-聚谷氨酸的量为0.04 mg/mL条件下,γ-聚谷氨酸对24μg/mL铬离子液中六价铬的吸附率可达72.50%。     

γ-聚谷氨酸发酵工艺研究

采用发酵技术,利用枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸,对γ-聚谷氨酸发酵工艺进行研究。主要研究碳源、氮源、装液量、接种量、发酵时间、p H以及前体谷氨酸钠和促进剂氯化铵对γ-聚谷氨酸发酵的影响。前期研究表明,γ-聚谷氨酸发酵液黏度与其产量线性相关,故本研究中采用发酵液黏度作为γ-聚谷氨酸产量的衡量指标。通过单因素试验和正交试验,对发酵培养基和发酵条件进行优化,最后得到最佳发酵培养基配方和发酵条件。通过单因素及正交试验,确定最佳发酵培养基配方为:葡萄糖4%,酵母膏0.5%,谷氨酸钠3%,Mg SO4·7H2O 0.025%,K2HPO40.2%,氯化铵0.3%;最佳发酵条件为:初始p H 9.5,装液量50m L,接种量6%,摇床转速为220 r/min,37℃振荡培养72 h。     

纳豆芽孢杆菌液态发酵生产γ-聚谷氨酸

对纳豆芽孢杆菌CICC 20643液态发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的工艺进行了研究。采用单因素实验和正交实验获得了生产γ-PGA的优化培养条件:蔗糖25g/L,酵母膏5g/L,谷氨酸钠40g/L,装液量70mL/250mL锥形瓶,起始pH6.5,菌种在37℃、120r/min培养24h后,于培养基中添加5%NaCl,继续培养24h,γ-PGA的产量达到18.04g/L。实验结果表明:纳豆芽孢杆菌CICC20643是一株产γ-PGA优良菌种,在发酵过程中添加NaCl的工艺能明显提高γ-PGA的产量。     

枯草芽孢杆菌BSNK-5合成γ-聚谷氨酸发酵工艺优化

基于γ-聚谷氨酸(γ-PGA)广泛的产业应用前景和微生物发酵产γ-PGA的潜力和优势,本研究对枯草芽孢杆菌BSNK-5合成γ-PGA的能力进行了探索。以BSNK-5为出发菌株进行摇瓶发酵,通过单因素实验和正交实验,优化BSNK-5发酵产γ-PGA的培养基成分和发酵条件。最终确定BSNK-5高产γ-PGA的最适发酵工艺：蔗糖25.0 g/L、氯化铵5.0 g/L、L-谷氨酸30.0 g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L、K₂HPO₄1.0 g/L、MnSO₄0.1 g/L、CaCl₂0.1 g/L、初始pH 7.5、接种量3.5%、发酵温度37℃、发酵时间48 h,在此条件下γ-PGA产量为1.617 g/L,与未优化前(0.47 g/L)相比产量增加了2.44倍。本研究为BSNK-5在γ-PGA的产业化应用提供了理论参考。     

基于壳聚糖和γ-聚谷氨酸的协同絮凝法对赤砂糖回溶糖浆的澄清脱色研究

基于壳聚糖和γ-聚谷氨酸的协同絮凝对赤砂糖回溶糖浆进行澄清脱色处理.实验中,通过先后加入壳聚糖、γ-聚谷氨酸实现协同絮凝,应用于赤砂糖回溶糖浆的澄清脱色,获得了理想的效果.运用单因素和多因素正交实验探讨了壳聚糖用量、pH、γ-聚谷氨酸用量、反应温度等因素对澄清脱色效果的影响,结果表明:壳聚糖和γ-聚谷氨酸对糖浆澄清脱色的最佳工艺条件为:壳聚糖量0.5g/L;γ-聚谷氨酸量0.06g/L;pH5.0;反应温度20℃.在最佳工艺条件下,脱色率达到66.5％.     

γ-聚谷氨酸高产菌株Bacillus natto S003-D16的选育和优化

以产γ-聚谷氨酸的纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto S003)为出发菌,经紫外(UV)-硫酸二乙酯(DES)复合诱变,分离筛选得到1株高产稳定突变株Bacillus natto S003-D16,经摇瓶实验验证γ-聚谷氨酸的含量达到20.58g/L,较出发菌株提高40.38%.通过正交试验优化的培养基组成为:味精废液120mL/L、豆粕50g/L、葡萄糖30g/L、FeCl3 0.4g/L、MgSO4 0.6g/L、MnSO4 0.01g/L、K2HPO4 0.2g/L,pH7.0;利用优化的培养基在500mL三角烧瓶装液量100mL,37℃、230r/min条件下培养72h,发酵液中的γ-PGA产量可达到31g/L.纯化后产物经红外光谱鉴定其结果与标准品的图谱基本一致.     

γ-聚谷氨酸产生菌发酵培养基的响应面法优化研究

利用从纳豆中筛选得到的一株纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)。在单因素优化实验的基础上,通过响应面法对发酵培养基进行优化,得到最佳培养基配方为蔗糖43.92 g/L、大豆蛋白胨7.00 g/L、谷氨酸钠46.32 g/L,γ-PGA产量由原来的7.253 g/L提高到11.794 g/L。     

产γ-PGA菌种选育及固态培养条件的优化

从纳豆中分离筛选一株产γ-PGA菌株SK-1,以大豆为培养基固态发酵生产γ-聚谷氨酸,紫外、红外光谱扫描所提产物,结果与对照标准品图谱基本一致。通过正交试验对固体培养条件进行优化,得到γ-PGA固态发酵最佳条件:温度35℃,时间24h,装填量50g/250mL,接种量5%.产物提取条件试验表明:添加不同比例乙醇对γ-PGA产量基本无影响,提取时无需调节浸提液pH。     

γ-聚谷氨酸提取条件的优化

目的:通过实验对γ-聚谷氨酸提取条件进行优化得到一组产量高的最优条件。方法:利用枯草芽孢杆菌通过发酵生产得到含有γ-聚谷氨酸的发酵液,再以异丙醇作为沉淀剂提取发酵液中的产物。通过响应曲面分析方法设计三因素三水平Box-Behnken实验优化提取条件。最后利用薄层色谱和红外光谱对产物进行结构鉴定。结果:利用Design-Expert软件处理数据并优化得到一组最佳提取条件:异丙醇的添加倍数为4.5,沉淀温度为-5℃,沉淀时间为23h。在最优条件下得到γ-聚谷氨酸的产量为0.1796g/10mL,预测精确度达99%。结论:在低温下用异丙醇沉淀发酵液中的产物是一种有效可行的提取γ-聚谷氨酸的方法。     

补料发酵枯草芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸的研究

在5L自动发酵罐中,通过分批发酵和补料分批发酵,对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis HCUL-B-115)生物合成γ-聚谷氨酸(γ-PGA)进行研究,以达到高产的目的。结果表明：在分批发酵过程中,在通入空气条件下搅拌转速由150r/min提高至250r/min,发酵结束时γ-PGA产量从11.30g/L提高到30.86g/L;在补料分批发酵过程中,在通入空气条件下,搅拌转速采用250r/min,当糖质量浓度在20g/L以下时,每次补加50mL 糖质量浓度200g/L的玉米糖化液则菌体大量生长,γ-PGA产量提高到52.20g/L。     

各种氨基酸对枯草芽孢杆菌生产聚谷氨酸的促进作用

研究了各种氨基酸对枯草芽孢杆菌发酵生产聚谷氨酸的影响。在发酵初始添加3 g/L天冬氨酸、1.5 g/L苯丙氨酸和在对数生长期晚期添加7 g/L谷氨酸使聚谷氨酸产量分别提高12.6%,23.7%和31.7%。再用均匀设计法进一步优化。优化后的氨基酸添加量为:8 g/L谷氨酸、3.5 g/L天冬氨酸、1 g/L苯丙氨酸,γ-PGA产量达到37.92 g/L,与优化前得到的培养结果相比,提高了9.9%。