基于代谢流量分析的L-谷氨酸发酵过程优化

目的通过构建L-谷氨酸生产菌的代谢网络,依据代谢流分析理论,得到L-谷氨酸生产菌不同发酵时期的代谢流分配;通过对节点及代谢流的分析,为发酵过程控制提供理论指导.方法测定并计算发酵中、后期L-谷氨酸等代谢物的胞外浓度和积累(或消耗)速率;应用代谢流分析方法,通过MATLAB软件线性规划得到发酵中、后期胞内代谢流分布.结果表明在L-谷氨酸发酵过程中,99.84%的葡萄糖进入糖酵解途径.41.66%的碳架进入乙醛酸循环途径,76.35%用于合成L-谷氨酸,CO2固定反应的代谢流量为32.86%与途径分析获得的理想代谢流分布相比,试验测定的CO2固定反应代谢流量偏低,合成L-谷氨酸的代谢流远低于理想代谢流(100%);采用脉冲流加补料方式,控制溶氧量5%左右,发酵液中L-谷氨酸最高产酸达141 g/L.结论根据代谢流分析结果,通过优化发酵过程控制(如流加方式、溶氧水平等)来减少副产物的生成,增强CO4固定反应.降低乙醛酸循环途径的代谢流量,从而显著提高L-谷氨酸的产率.     

不同辅因子NADPH水平对谷氨酸棒杆菌生长及产物合成的影响

由谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)分泌的初级代谢产物赖氨酸,其合成与胞内NADPH水平密切相关,但目前对谷氨酸棒杆菌中赖氨酸的生物合成与辅因子NADPH之间调节机制的理解仍然有限.作者以赖氨酸高产菌C.glutamicum XQ-5为出发菌株,通过阻断磷酸戊糖途径构建了低NADPH水...     

阻断辅因子NADPH合成对谷氨酸棒杆菌生长及产物合成的影响

该文通过敲除谷氨酸棒杆菌(C. glutamicum)中参与NADPH合成的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(zwf)、苹果酸酶基因(malE),并将自身NADP~+-依赖型异柠檬酸脱氢酶基因(icd_(Cg))替换为变形链球菌(Streptococcus mutans) NAD~+-依赖型异柠檬酸脱氢酶基因(icd_(Sm)),构建重组菌株C. glutamicum LYSΔzwfΔmal EΔicd_(Cg)::icd_(Sm),并研究阻断NADPH合成途径对胞内腺嘌呤核苷酸、吡啶核苷酸、细胞生长、葡萄糖消耗速率、产物合成的影响。与出发菌C. glutamicum LYS相比,重组菌胞内NADH提高38. 58%,NADH/NAD~+提高53. 84%。而NADPH降低89. 51%,明显低于出发菌,NADPH/NADP~+降低93. 13%。摇瓶结果表明,重组菌葡萄糖代谢能力明显减弱,生长也相对缓慢,菌体量降低4. 36%。同时L-赖氨酸产量降低87. 69%,而在胞内积累了大量副产物,如丙酮酸、乳酸等。为进一步研究NADPH调控L-赖氨酸产生菌胞内微环境的生理机制提供了研究基础。     

代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌促进L-异亮氨酸发酵合成的研究进展

L-异亮氨酸作为必需氨基酸具有多种生理功能,对人体和动物健康有重要的调节作用。微生物发酵是工业生产L-异亮氨酸的主要方式,而谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）是L-异亮氨酸发酵生产的主要菌株,主要通过筛选和随机诱变得到,其遗传背景不明且很难通过诱变进一步提高产量,因而通过代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸成为近年来研究热点。该文综述了近年来代谢工程改造谷氨酸棒杆菌促进L-异亮氨酸生物合成的相关研究,主要涉及代谢通量调控、解除反馈抑制、强化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）水平以及提高产物分泌能力等方面,对进一步改造菌株和促进L-异亮氨酸发酵合成具有一定的参考意义。     

基于途径分析的L-谷氨酸发酵条件优化

应用途径分析方法分析了黄色短杆菌GDK-9由葡萄糖发酵生产L-谷氨酸的途径,确定了L-谷氨酸合成的理想途径和最大理论产率。通过比较途径分析所获得的反应模型,确定了α-酮戊二酸和柠檬酸是L-谷氨酸合成途径的关键节点。在此基础上改变外界环境因子,强化L-谷氨酸生物合成途径中关键节点柠檬酸的代谢流,减少副产物乳酸的生成,以提高L-谷氨酸产率。实验中采用脉冲流加补料方式,控制溶氧在10%左右,生物素亚适量法生产L-谷氨酸产量达到136g/L。     

谷氨酸棒杆菌生产L赖氨酸的培养优化和产酸特性研究

在5L发酵罐中利用优化培养基进行了谷氨酸棒杆菌连续培养生产L-赖氨酸的研究。相同发酵条件下,优化培养基和原始培养基中的菌种生物量分别达到8.0g/L和9.3g/L,最快生长速率分别为0.53g/L/h和0.72g/L/h。发酵48h后,优化培养基中的L-赖氨酸浓度、产酸总量和糖酸转化率分别为20.8g/100mL、588.2g和0.713g酸/g糖,和原始培养基相比分别提高了6.1%、2.3%和12.2%。优化培养基显著降低了L-赖氨酸生产的原料消耗,提高了生产效率。     

氨基酸生产技术讲座

七.L-谷氨酸发酵L-谷氨酸(以下简称谷氨酸)虽非人体必需氨基酸,但它参与生物体内许多代谢过程,因而具有较高的营养价值。在人体内,谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺,解除组织代谢过程中所产生的氨的毒害作用,可作为治疗肝脏疾病的辅助药物。谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢,对改进和维持脑     

L-精氨酸发酵代谢调控的初步研究

在时谷氨酸棒杆菌CSAH135代谢网络和发酵特性研究的基础上,通过添加适量的氨基酸、有机酸和维生素,对L-精氨酸发酵进行代谢调控.结果发现,大部分添加物对L-精氨酸的积累都有一定的影响,特别是L-谷氨酸、L-亮氨酸、L-天冬氨酸、L-缬氨酸、L-精氨酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、烟酸、维生素B6、叶酸和硫胺素等添加物对菌株CSAH135合成L-精氨酸明显有促进作用,添加后产酸量最大比不添加任何物质提高10%左右.从代谢层面上分析,这些添加物除了促进菌体自身生长之外,同时防止了菌体对各添加物的过量合成,强化菌株CSAH135合成L-精氨酸的代谢途径.     

谷氨酸棒杆菌S9114在不同溶氧条件下发酵生产谷氨酸的代谢流分析

建立了谷氨酸棒杆菌S9114合成L-谷氨酸(L-Glu)的代谢流平衡模型,应用该模型并结合S9114在10%和30%溶氧条件下发酵至中后期时胞外相关产物的分泌情况计算出其代谢流分布;通过MATLAB线性规划得到了谷氨酸合成的理想代谢流分布。代谢流分析结果表明,减少HMP和TCA循环的代谢流量,增加CO2固定的代谢流将有利于谷氨酸的合成;在谷氨酸发酵工艺控制中,溶氧是关键因素,发酵中后期提高溶氧有利于谷氨酸的生成,同时可抑制副产氨基酸的产生;主要副产物乳酸在理想代谢流分布中仍占有一定比例,说明乳酸在整个代谢过程中起到一定的作用。     

吐温-80对钝齿棒杆菌产L-赖氨酸的影响

对吐温-80提高L-赖氨酸产量的分子机制进行探究。以钝齿棒杆菌MT-M4 ΔproB为出发菌株,在菌株生长至对数初期36 h时,添加5 mg/mL吐温-80进行摇瓶发酵,通过反转录实时荧光定量聚合酶链式反应（reversetranslate real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR）监控相关基因的转录水平、胞内的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate reduced form,NADPH）水平及α-酮戊二酸脱氢酶复合物（α-oxoglutarate dehydrogenase complex,ODHC）的活力。摇瓶发酵结果表明,添加吐温-80使L-赖氨酸产量提高了215%;RT-qPCR结果表明,编码ODHC的基因odhA、sucB和lpdA、参与ODHC调控的基因pknG、dtsR和ppp以及合成NADPH的磷酸戊糖途径基因zwf的转录水平均发生了变化,其中odhA、sucB、lpdA、pknG及dtsR1基因分别发生了上调,ppp基因下调,相应ODHC活力提高了32.9%;zwf基因上调了17.6 倍,相应胞内NADPH水平提高了137%。因此,在对数生长初期36 h添加吐温-80具有双重功效,既提高了ODHC的表达又使NADPH积累,从而诱导L-赖氨酸的高产。     

PITC柱前衍生反相高效液相色谱法测定维生素功能饮料中L-赖氨酸和牛磺酸的含量

建立反相高效液相色谱法检测维生素功能饮料中L-赖氨酸和牛磺酸的含量的分析方法。维生素功能性饮料中的L-赖氨酸和牛磺酸通过苯异硫氰酸酯(PITC)柱前衍生,生成有紫外响应的氨基酸衍生物苯胺基硫甲酰氨基酸(PTC-氨基酸),PTC-氨基酸经RP-HPLC梯度洗脱后检测维生素功能饮料中L-赖氨酸盐酸盐和牛磺酸的含量。使用ZORBAX SB-C18色谱柱(4.6×150mm 5-Micron),流动相A为0.1mol/L的乙酸钠溶液,流动相B为乙腈;流速为1.0mL/min;检测波长为254nm;柱温27℃;进样量20μL。牛磺酸和L-赖氨酸在线性范围内相关系数r0.999,回收率大于97.6,日内RSD分别为0.54%和0.46%(n=6)。结果表明本方法操作性强、灵敏度高,适用于维生素功能饮料中牛磺酸和L-赖氨酸的检测。     

NADPH代谢对氨基酸生物合成影响的研究进展

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH）是微生物代谢重要的辅助因子,其在微生物体内的含量是限制氨基酸合成代谢的一个重要因素。本文从NADPH的生物代谢,NADPH与微生物发酵产氨基酸的关系,以及NADPH的代谢调控策略促进氨基酸的生物合成等,进行简要概述,为进一步提高氨基酸产量提供参考。     

鸡肉蛋白质组成与分离研究

对鸡肉蛋白构成进行了分离与测定,研究结果表明,鸡肉蛋白中水溶性部分占49.23%,盐溶性部分占13.72%,总基质蛋白占37.03%。鸡肉蛋白氨基酸组成比例均衡,且鲜味氨基酸、支链氨基酸、抗氧化性氨基酸、精氨酸、赖氨酸含量高,但在鸡肉蛋白各组分中含量存在较大的差异。鸡肉原料及其各组分蛋白疏水性值计算表明,除了非蛋白氮中蛋白的疏水性值较低(697.92Cal/mol)外,其余均在1138.66～1457.83Cal/mol之间。     

8种乳酸菌发酵荔枝汁-大豆蛋白的氨基酸代谢特征研究

本文目的在于探究8种乳酸菌发酵荔枝汁-大豆蛋白的氨基酸代谢差异,分析不同乳酸菌的氨基酸代谢特征。本研究以荔枝汁-大豆蛋白为培养基,选择8种乳酸菌在37 ℃温度下培养18 h,测定发酵前后乳酸菌发酵液活菌数及氨基酸含量。结果表明,发酵前后共检测到17种氨基酸,发酵后氨基酸总量从582.79 mg/100 g下降至427.97 mg/100 g。不同乳酸菌发酵后的氨基酸总量差异明显,副干酪乳杆菌FJAT-13741(365.95 mg/100 g)<嗜热链球菌FJAT-43774(369.36 mg/100 g)<发酵乳杆菌FJAT-13771(411.03 mg/100 g)<植物乳杆菌FJAT-13737(417.54 mg/100 g)<短乳杆菌FJAT-43776(438.14 mg/100 g)<鼠李糖乳杆菌FJAT-13807(462.38 mg/100 g)<嗜酸乳杆菌FJAT-13772(477.65 mg/100 g)<德氏乳杆菌FJAT-43773(481.52 mg/100 g)。聚类分析结果显示,8种乳酸菌的氨基酸代谢特征分为3组,高含量组含1种氨基酸、中含量组含5种氨基酸、低含量组含11种氨基酸;根据氨基酸含量,8种乳酸菌可分为三类,高含量组含3种乳酸菌,中含量组含3种乳酸菌,低含量组含2种乳酸菌。进一步构建了乳酸菌的氨基酸代谢特征指数(AAMCI),表示功能性氨基酸占氨基酸总量的比值,其中比值最高的为德氏乳杆菌FJAT-43773(54.32%),最低的为嗜热链球菌FJAT-43774(47.82%)。研究结果将为荔枝乳酸菌饮品研制菌株的筛选提供理论依据。     

Use of wheat rich in protein for broiler feeding. 4. Nutrient and amino acid content of the consumable part

After having finished a broiler-feeding experiment with wheat rich in protein under industry-like conditions eight by eight male and female animals from four groups were selected on their 56th day of life and experimentally cut up. Crude fat, crude protein, and amino acids contents were determined in the consumable parts (meat, gizzard, heart, liver, abdominal fat). The control group got the conventional broiler feed only. The protein fodder parts were reduced in the three experimental rations taking into account the covering of the needs of lysine and sulphur containing amino acids, by which two experimental rations were supplemented with 0.05% L-Lysine and 0.0% DL-methionine and 0.25% L-lysine and 0.15% DL-methionine respectively. It cound be established that except the lower dry matter content of the consumable parts of female broiler in the control group there were no significant differences through the influence of the rations. Furthermore no influence could be established of the high part of wheat rich in protein and the supplements of amino acids on the composition of the muscle protein.     

响应面法优化金枪鱼蒸煮液发酵制备海鲜调味基料工艺

本文采用提取蛋白和油脂后的金枪鱼蒸煮液为原料，以感官评定、氨基酸态氮含量为测定指标，同时辅以电子鼻分析发酵液的气味变化，对酵母发酵制备海鲜调味品基料进行评定。通过单因素实验研究酵母种类、酵母添加量、发酵时间、盐度对发酵产物的影响，在此基础上通过响应面设计进一步确定最佳发酵工艺。结果表明，金枪鱼蒸煮液发酵的最佳条件为:酵母71B，酵母添加量4.5‰，发酵时间6 h，盐度0.26 mol/L，此条件下，发酵液的感官评分为9.31，发酵后鲜味氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸），甜味氨基酸（甘氨酸、丙氨酸）均有上升，苦味氨基酸（缬氨酸、组氨酸）明显下降。     

Effects of dietary protein degradability and casein or amino acid infusions on production and plasma amino acids in dairy cows

Responses to daily abomasal infusions of 400 g sodium caseinate, 400 g hydrolyzed casein, or 11.3 g L-methionine plus 30.1 g L-lysine were compared in eight Holstein cows fed diets with estimated ruminal protein degradabilities of 70 and 60.%. Basal diets contained corn silage and corn with either soybean meal or 66.7:33.3 soybean meal:corn gluten meal added. Infusion with Methionine plus lysine increased milk protein content when cows fed either diet but increased milk fat content and yield only when the soybean meal diet was fed. Sodium caseinate increased milk and milk protein production and decreased milk fat percentage. Concentration of total essential amino acids, branched chain amino acids, and urea cycle amino acids were increased by the infusion of both casein sources. Methionine-lysine infusion increased plasma lysine and taurine, a metabolite of methionine, suggesting that absorbed methionine was extensively metabolized. Results demonstrate an impact of both ruminal degradability of dietary protein and form of infused protein on amino acid nutrition of lactating daily cows.     

碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的研究

以绿茶为原料,采用碱提酸沉的方法提取茶叶蛋白质,以料液比、碱液浓度、温度、时间为考查因素,研究茶叶蛋白质的最佳提取工艺条件,并对提得的茶叶蛋白质进行了氨基酸分析.结果表明:碱提酸沉法提取茶叶蛋白质的最佳工艺条件为料液比1∶25(m/V),碱液浓度03 mol/L,提取温度50℃,提取时间1 h,连续提取两次,茶叶蛋白质...     

氨基酸分析仪检测牛乳中掺入的大豆蛋白

利用氨基酸分析仪对牛乳和大豆分离蛋白中的17 种氨基酸进行分离测定,氨基酸浓度在0.025～0.350 μmol/mL时,其峰面积和氨基酸浓度的线性相关系数均不小于0.988,重复性较好,牛乳加标回收率范围在94.2%～103.1%,相对标准偏差在0.89%～3.31%。通过对比分析牛乳和大豆的氨基酸图谱找到含量差异较大的6 种氨基酸,并根据模拟掺假实验样品的氨基酸分析6 种氨基酸含量和掺假量的线性关系,相关系数R2达0.889,建立牛乳中大豆蛋白掺假的定性定量检测方法。     

Amino acid metabolism in liver tissue during the consumption of qualitatively different proteins

To evaluate changes in the liver ability to metabolize amino acids during intake of different proteins, the content of free amino acids was measured in the blood of the portal and liver veins of rats fed krill protein and casein. After 48 h of fasting the animals were given a suspension of krill protein and casein at a rate of 540 mg protein per 100 g bw. After 0.5, 1, 3 and 6 h the content of free amino acids was measured in the blood of the portal and liver veins by ion exchange chromatography with the use of an automatic amino acid analyzer. Administration of krill protein brought about a high enough (63%) absorption of amino acids by the liver during the 6-hour experiment. The degree of casein absorption was 31%. As compared to casein, intake of krill protein led to an earlier saturation of the body with amino acids having branched chains (P less than 0.05). The enzymatic systems of amino acid metabolism responded to the supply of the proteins under study in the same manner, however the rate of adaptation was different, amounting to 0.5 h for krill protein and to 3 h for casein. It is evident that the enzymatic systems involved in amino acid metabolism respond to the intake of krill protein to a larger extent than enzymes involved in metabolism of casein amino acids.