不透明红球菌生产谷氨酸氧化酶发酵过程优化

优化了用不透明红球菌FMME1-41所产谷氨酸氧化酶(LGOX)转化L-谷氨酸产α-酮戊二酸(α-KG)的工艺条件.结果表明,最佳发酵培养基为酵母粉6 g/L,大豆蛋白胨2 g/L,(NH_4)_2SO_4 0.8 g/L,葡萄糖25 g/L,KH_2PO_4 3 g/L,MgSO_4 0.6 g/L,MnSO_4 0.3g/L,L-谷氨酸2.5 g/L,在其中发酵30 h,LGOX酶活达6.12 U/mL;在7.5 L发酵罐中优化发酵放大和补料策略,发酵40 h后LGOX酶活达21.5 U/mL;在2 L发酵罐中转化L-谷氨酸生产α-KG,产量达92.0 g/L,摩尔转化率为92.6%,生产强度为9.2 g/(L·h).     

谷氨酸脱羧酶工程菌的发酵工艺及酶学性质

对谷氨酸脱羧酶(GAD)工程菌DM201的发酵及转化条件进行优化,分析了发酵过程中异丙基-β-D-巯基半乳糖苷(IPTG)诱导条件、转化体系pH、底物浓度和金属离子等因素对谷氨酸脱羧酶活力的影响。发酵过程中最佳IPTG诱导条件为:浓度0.4mmol/L、时间5h、温度30℃;转化温度45℃,pH=4.0,ρ(L-谷氨酸)≈110g/L,镁离子在50mmol/L和5mmol/L浓度时对谷氨酸脱羧酶酶活有稳定作用,铜锌离子对其酶活的抑制作用显著。     

补料分批培养提高转氨酶发酵产酶密度的研究

转氨酶是苯丙酮酸酶法制备L-苯丙氨酸的关键酶源,为提高转氨酶的发酵产酶密度,文章采用补料分批培养方式对大肠杆菌A5发酵产酶进行了研究。优化的补料培养工艺为:初始葡萄糖质量浓度5 g/L,初始氮源体积分数为玉米浆5 mL/L、蛋白胨质量浓度1.5 g/L,控制发酵过程pH值7.5,当葡萄糖质量浓度下降为2 g/L,开始每隔2 h补加质量浓度为120 g/L的葡萄糖溶液,从8 h起每隔2 h补加20 mL/L玉米浆+6 g/L蛋白胨及0.6 g/L的4种氨基酸溶液(L-甲硫氨酸、L-缬氨酸、L-异亮氨酸和L-谷氨酸)。在此条件下发酵培养24 h,菌体干质量浓度达10.5 g/L,比优化前产酶量提高了126%。     

重组真菌腈水解酶的发酵工艺条件及生物催化特性初探【需加急】

对产真菌腈水解酶的重组大肠杆菌的培养基种类、培养基成分、诱导剂种类和浓度、诱导条件、p H和温度进行了系统考察。摇瓶发酵优化结果显示:以甘油作为主要碳源,蛋白胨和酵母膏作为主要氮源,并添加微量元素的SOC培养基作为发酵培养基,最适接种量为0.5%;较优的诱导剂诱导条件为:采用0.5 mmol/L的IPTG诱导12 h,发酵p H=7.5,诱导温度25℃时产酶效果最佳。经过优化后,重组酶的酶活得到了显著提高,总酶活最高达到了3.84 U/m L,相比初始水平(0.84 U/m L)提高约4倍。5 L发酵罐的放大实验表明,产酶效果良好,总酶活和比酶活均与摇瓶水平基本持平。全细胞催化性质考察研究结果表明,该菌株所产腈水解酶催化反应的最适催化反应温度是45℃,最适反应p H约为7.2。     

重组真菌腈水解酶的发酵工艺条件及生物催化特性初探

对产真菌腈水解酶的重组大肠杆菌的培养基种类、培养基成分、诱导剂种类和浓度、诱导条件、p H和温度进行了系统考察。摇瓶发酵优化结果显示:以甘油作为主要碳源,蛋白胨和酵母膏作为主要氮源,并添加微量元素的SOC培养基作为发酵培养基,最适接种量为0.5%;较优的诱导剂诱导条件为:采用0.5 mmol/L的IPTG诱导12 h,发酵p H=7.5,诱导温度25℃时产酶效果最佳。经过优化后,重组酶的酶活得到了显著提高,总酶活最高达到了3.84 U/m L,相比初始水平(0.84 U/m L)提高约4倍。5 L发酵罐的放大实验表明,产酶效果良好,总酶活和比酶活均与摇瓶水平基本持平。全细胞催化性质考察研究结果表明,该菌株所产腈水解酶催化反应的最适催化反应温度是45℃,最适反应p H约为7.2。     

E.coli M15 (pQTPL)高效发酵生产酪氨酸酚裂解酶的控制策略

在摇瓶和4 L发酵罐上研究了营养和环境条件对重组菌E. coli M15 (pQTPL)分批发酵生产酪氨酸酚裂解酶(TPL)的影响. 在培养基中添加20 g/L葡萄糖和1.0 g/L玉米浆使TPL酶活提高到63.1 U/g(干重). 在此基础上,维持发酵液中溶氧水平为30%,可使菌体浓度在8 h达到4.78 g/L,酶活为54.6 U/g,比对照组(不控制溶氧)分别提高了21%和31.6%. 采用溶氧反馈调节-限制性补料策略,可使菌体浓度提高到31.5 g/L. 采用两阶段温度和pH控制策略,在发酵前8 h控制pH 7.0、温度37℃,8 h 至发酵结束之间控制pH为8.0、温度为30℃,可使重组菌的TPL酶活达到154.4 U/g,并使TPL在细胞中过量表达,实现了高菌体浓度和高TPL酶活的统一.     

Bacillus subtilis NX-2合成g-聚谷氨酸的立体构型调控机理

探讨了在Bacillus subtilis NX-2发酵生产g-聚谷氨酸(g-PGA)过程中，Mn2+对g-PGA结构中D-和L-谷氨酸组成的影响及其与催化L-谷氨酸生成D-谷氨酸的两个相关酶?谷氨酸消旋酶和D-氨基酸转氨酶之间的关系. 当Mn2＋浓度由0增加到0.09 g/L时，D-谷氨酸比例从18%增加到77%；谷氨酸消旋酶活性从0.200 U/mg变为0.441 U/mg，提高了1倍多，D-氨基酸转氨酶活性则几乎没有变化. 说明谷氨酸消旋酶参与了L-到D-谷氨酸的转化过程，且Mn2+是通过改变谷氨酸消旋酶的活性来调节产物g-PGA的立体组成的，这与目前报道的枯草芽孢杆菌合成g-PGA过程中Mn2+浓度与g-PGA中D-, L-构型比无关的结果不同. 当Mn2＋浓度为0.03 g/L时，发酵过程中生成的g-PGA中D-谷氨酸比例不变，维持在75%左右.     

以甘油为碳源分批补料高密度发酵产环氧化物水解酶

环氧化物水解酶能够立体选择性地催化环氧化合物生成相应的二醇,具有重要的工业应用价值。通过摇瓶实验研究了不同甘油浓度对重组大肠杆菌Rosetta(DE3)/pET28(a)-CESH生长的影响,确定了IPTG最佳诱导时机、诱导浓度和诱导后培养温度。在15 L发酵罐进行放大培养,对比分批补料和批次发酵,前者生产率达6.71×105 U·(L·h)-1,比批次发酵提高了33.3%,酶活达到2.0×107 U·L-1,所用的时间,比批次发酵缩短了10 h,适合于工业应用。     

转氨酶ATA117基因在大肠杆菌BL21(DE3)中的重组表达及产酶条件优化

采用基因工程的方法构建重组大肠杆菌得到重组菌Eco(p ETDuet-ATA117),实现了转氨酶ATA117的重组表达。使用响应面法对重组大肠杆菌摇瓶发酵产酶培养基进行了优化并对转氨酶诱导条件进行研究。首先采用二水平部分因子设计筛选确定培养基中对转氨酶ATA117酶活有显著影响的3种培养基组分,即甘油、酵母粉和胰蛋白胨。然后进行最陡爬坡实验确定最佳响应面区域,最后通过Box-Behnken设计确定各成分的最佳浓度。采用该优化培养基,转氨酶酶活为391.7 U/L,分别是基础培养基和单因素优化培养基酶活的3.13倍和1.22倍。对转氨酶的诱导条件进行了研究,得出最适诱导温度24℃,光密度值(OD)为0.8,此条件下进行诱导,异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)浓度1 mmol/L,诱导时间15 h,最终转氨酶活力达到713.7 U/L。     

多铜氧化酶在大肠杆菌中的分泌表达

生物胺是存在于发酵食品中的一类有机物,过量摄入会危害人体健康。多铜氧化酶中的某些酶具有降解多种生物胺的活性,在减控发酵食品中的氨(胺)类危害物方面具有良好的应用前景。研究多铜氧化酶的分泌表达,对酶的特性改造和工业化生产与应用具有重要意义。本研究通过在解淀粉芽孢杆菌来源的多铜氧化酶N端融合信号肽PhoA实现了多铜氧化酶在大肠杆菌中的分泌表达,胞外酶活为69.8 U/L。通过优化诱导条件和酶的分泌确定了多铜氧化酶最优发酵条件为诱导温度25℃、IPTG浓度0.05 mmol/L、诱导时菌体OD600=1.0、诱导6 h后添加150 mmol/L甘氨酸;发酵40 h时胞外多铜氧化酶酶活达到238.1 U/L,是优化前的3.4倍。     

表达重组谷氨酸脱羧酶工程菌发酵条件的优化

目的对表达谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,EC4.1.1.15,简称GAD或GDC)的重组大肠杆菌的发酵条件进行优化。方法通过单因素试验优化表达GAD的重组大肠杆菌B3C1的诱导剂IPTG添加时间、IPTG浓度、诱导时间、诱导温度,再经响应面分析法优化工程菌的发酵条件(氯化钠、胰化蛋白胨、酵母粉、摇床转速、初始pH值、培养时间、接种量、装液量)。结果工程菌的最佳诱导条件为:IPTG添加时间为工程菌接种后4 h,IPTG浓度为0.8 mmol/L,诱导时间为4 h,诱导温度为35℃;工程菌的最佳发酵条件为:酵母粉1.01%,氯化钠0.6%,胰化蛋白胨1.5%,培养时间11.25 h,摇床转速250 r/min,初始pH值6.5,接种量3.0%,装液量11.70 ml。工程菌在该条件下发酵培养,GAD酶活达1 227.33 U,比优化前提高了12.29%。结论已成功对表达GAD的重组大肠杆菌的发酵条件进行了优化,为其工业化生产奠定了基础。     

谷氨酸脱氢酶发酵工艺的正交试验设计

谷氨酸脱氢酶是谷氨酸生物合成途径中的关键酶。为提高谷氨酸棒杆菌S0615发酵产谷氨酸脱氢酶的酶活,运用正交试验设计对其发酵培养基与培养条件进行了优化研究。结果表明,优化的培养基组成为:尿素0.8%,葡萄糖5%,玉米浆0.8%;优化的培养条件为pH值7.2,温度35℃,搅拌转速350 r/min,通气量1.5 L/min,采用恒定pH值控制尿素流加。在此发酵工艺条件下,谷氨酸脱氢酶的酶活可达到35.87 U/g。     

L-色氨酸中试生产研究

为提高L-色氨酸发酵水平,在100L发酵罐上考察了不同操作条件对大肠杆菌发酵生产L-色氨酸的影响。结果表明不同操作条件对L-色氨酸发酵有显著影响。残糖浓度、补料方式、柠檬酸钠添加质量分数、接种量及溶氧量分别控制在5 g/L、溶氧控制脉冲补料、2 g/L、5%及10%～15%时,发酵效果最好,在1 m3罐上进行验证实验,L-色氨酸产量稳定在40 g/L左右。     

L-谷氨酸氧化酶生物合成α-酮戊二酸的工艺优化

利用表达L-谷氨酸氧化酶(LGOX)的工程菌进行全细胞催化L-谷氨酸钠合成α-酮戊二酸,考察了各无机离子对酶活的影响,结果表明1mM Mn2+和Mg2+分别对酶活有22%和15%的提高,而Fe2+、Cu2+和Ba2+对酶活有不同程度的抑制。正交实验设计考察催化反应中的影响因素,包括温度、pH、投菌量(固定底物浓度为100g/L)、过氧化氢酶添加量,结果表明最优工艺为温度为30℃、pH值为6.5、投菌量2%、过氧化氢添加量为2%,反应15h,摩尔转化率为99%,该工艺结果对α-酮戊二酸的酶催化工艺有很强的指导作用。     

酶法分离制备γ-氨基丁酸和L-天冬氨酸

以L-谷氨酸(L-G lu)和L-天冬氨酸(L-Asp)两种混合酸性氨基酸〔m(L-G lu)∶m(L-Asp)=1∶1〕为原料,利用大肠杆菌菌体内脱羧酶对L-谷氨酸的专一脱羧作用,酶法分离制备了γ-氨基丁酸和L-天冬氨酸。考察了转化体系温度、pH等影响L-谷氨酸脱羧酶活力的主要因素,实验表明,最佳工艺条件为:温度35℃,转化体系pH=5.0,ρ(菌体)=6 g/L,ρ(Tween80)=0.15 g/L,菌龄16 h,ρ(底物)=60 g/L。L-谷氨酸脱羧酶在最适转化条件下比酶活高达15 036 U。1 g湿菌体可重复使用3次共转化L-谷氨酸和L-天冬氨酸混合物30 g,其中L-谷氨酸完全转化为γ-氨基丁酸。γ-氨基丁酸及L-天冬氨酸的总收率可分别达到理论收率的88%和90%。     

谷氨酰胺合成酶腺苷酰化位点的定点突变和产胺的初步研究

为解决谷氨酰胺合成酶腺苷酰化修饰失活的问题,利用基因定点突变的方法将谷氨酸棒杆菌的谷氨酰胺合成酶(Glutamine Synthetase, GS)腺苷酰化位点由Tyr405突变为Phe405,并在大肠杆菌中获得突变后GS的表达. 对比腺苷酰化位点突变前后的重组大肠杆菌pET-3a/GSI和pET-3a/GSIM在高氨环境下的GS活性和谷氨酰胺产量,发现重组菌pET-3a/GSIM在高氨环境下的最大酶活是150 U/L,产谷氨酰胺浓度为17.5 g/L,分别是pET-3a/GSI酶活(30 U/L)的5.0倍和产谷氨酰胺水平(3.4 g/L)的5.1倍,GS定点突变使谷氨酸转化为谷氨酰胺的途径得到强化.     

海藻糖合酶的自诱导表达及其催化生产海藻糖的新工艺

海藻糖合成酶一步合成法是制备海藻糖最具工业化前景的方法之一。在前期研究基础上,本研究从发酵产酶和酶催化两方面进一步降低海藻糖生产成本,提高生产效率。首先,采用自诱导表达系统,在摇瓶体系中对含有海藻糖合成酶的大肠杆菌BL21(DE3)进行三阶段温度控制发酵,即以自诱导培养基发酵培养重组大肠杆菌,在37℃培养2.5h,25℃培养10.5h,30℃继续培养至发酵终点;此时,酶活达到1.42×10~4U/mL,比自诱导恒温提高了57.4%。在此基础上,在5L反应器上进行三阶段温控发酵验证实验。通过连续发酵40h后OD达到31,细胞干重浓度达到15.32g/L,酶活达到最高值1.81×10~4U/mL,比摇瓶发酵提高了28.6%。其次,开展全细胞催化生产海藻糖工艺优化,以5%甲苯处理45min的大肠杆菌细胞为研究对象,考察了pH、反应温度、底物浓度对全细胞催化合成海藻糖的影响以及全细胞催化的重复使用性能。结果发现:催化反应在pH为7.5、温度为30℃、麦芽糖初始浓度为350g/L时,海藻糖的得率达到74%以上;全细胞催化反应10个批次后,细胞仍保持对麦芽糖64.1%的转化率。本研究为海藻糖的工业化生产提供了一种经济、高效的工艺路线。     

一株聚乙烯醇降解酶产生菌的产酶条件优化

枯草芽胞杆菌WSH-062在摇瓶培养中能产生胞外的PVA降解酶。通过单因素及正交实验对其进行了发酵条件的优化。研究结果表明:该菌产生的PVA降解酶为诱导型酶;2 g/L的复合氮源(NaNO3和酵母粉的配比为1∶1)就能满足细胞生长和产酶的营养需要。正交实验分析得到最优的发酵培养基为:PVA 30 g/L,酵母粉12.2 g/L,NaNO3 10.1 g/L,MgSO4.7H2O 0.35 g/L,KH2PO4 3 g/L,pH值7.2。优化之后的PVA降解酶酶活达到5.00 U/mL,比优化前提高了4.75倍,并且重复性较好。     

乳糖诱导E.coli发酵生产FAD为辅基的葡萄糖脱氢酶

黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基的葡萄糖脱氢酶（FAD-GDH,EC1.1.5.9）,具有辅基结合紧密、催化效率高的优点,可替代目前诊断用葡萄糖氧化酶应用于血糖指标的临床生化检测。本文选取Burkholderia cepacia的葡萄糖脱氢酶基因（gdh）构建表达质粒pTrc99a-gdh,转化E. coli BL21(DE3)。异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导发酵,通过酶活测定及聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,获得可溶性表达的FAD-GDH,分子量约为60000。利用乳糖替代IPTG作为诱导剂,摇瓶水平初步探索诱导条件,酶活达到994U/L。7.5L发酵罐放大培养该菌,采用梯度流加补料策略,分阶段温度控制,并采用不同的乳糖流加速率进行诱导。当采用0.3mL/min的乳糖流加速率时,酶活达22200U/L,菌体量达69.48g/L。经过镍柱层析,最终获得纯酶的比酶活104.5U/mg。为医用诊断原料用酶葡萄糖脱氢酶新酶种的工业化生产提供借鉴。     

添加羟胺诱导Streptomyces hygroscopicus产谷氨酰胺转胺酶

研究了添加羟胺对Streptomyces hygroscopicus合成谷氨酰胺转胺酶的影响. 结果表明,添加羟胺可诱导谷氨酰胺转胺酶的合成. 摇瓶培养过程中,羟胺的最适添加量和最适添加时间分别为0.5 mmol/L和38 h,发酵结束时,谷氨酰胺转胺酶酶活最高达到5.3 U/mL,比对照提高了32.5%. 添加羟胺可诱导Streptomyces hygroscopicus产酶,羟胺与谷氨酰胺转胺酶反应的结果是产生了L-谷氨酸-g-单羟肟酸,实验证明它对Streptomyces hygroscopicus产酶有抑制作用. 诱导产酶过程是羟胺的促进作用和L-谷氨酸-g-单羟肟酸的抑制作用逐步达到平衡、最后酶活趋于稳定的过程.