發(fā)酵生產(chǎn)L-精氨酸的微生物育種研究.pdf

1、當(dāng)前，中國已成為氨基酸生產(chǎn)大國，如谷氨酸、賴氨酸等的產(chǎn)量已躍居世界領(lǐng)先行列。但一些小品種氨基酸如精氨酸、絲氨酸、組氨酸和色氨酸發(fā)展仍不容樂觀，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，是氨基酸工業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。而目前國內(nèi)L-精氨酸的生產(chǎn)多采用水解法，但其提取率低、造價(jià)高、品質(zhì)較差。國內(nèi)生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-精氨酸仍未實(shí)現(xiàn)自主化生產(chǎn)，作為生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-精氨酸的前提精氨酸高產(chǎn)菌株，菌株的產(chǎn)L-精氨酸的量與發(fā)達(dá)國家如日本等還存在一定差距。針對上述現(xiàn)狀，本文采

2、用代謝控制發(fā)酵原理，系統(tǒng)的研究了L-精氨酸生產(chǎn)菌的選育和搖瓶發(fā)酵條件等。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.本實(shí)驗(yàn)采用谷氨酸棒桿菌 CICC20191(Corynebacterium glutamicum CICC20191)為出發(fā)菌株(產(chǎn)酸量為0.2 g/L)，經(jīng)紫外線(UV)、微波、亞硝基胍(NTG)等物理、化學(xué)誘變劑誘變處理，經(jīng)反復(fù)誘變篩選，選育出一株具有多重結(jié)構(gòu)類似物D-精氨酸(D-Arg)、磺胺胍(SG)、精氨酸甲基酯(A

3、E)等抗性的突變菌株DHR087，產(chǎn)L-精氨酸量為2.42 g/L。并對突變株進(jìn)行了生物學(xué)特性和發(fā)酵產(chǎn)酸條件的初步研究，優(yōu)化后L-精氨酸產(chǎn)量提高到4.24 g/L。
　　2.種子培養(yǎng)基正交優(yōu)化:在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對影響種子生長的關(guān)鍵成份—葡萄糖、硫酸銨和玉米漿進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，最終確定了菌株DHR087合成L-精氨酸的最佳種子培養(yǎng)基組成(g/L):葡萄糖30 g/L，硫酸銨25 g/L，玉米漿25 g/L，磷酸二氫鉀1 g/L

4、，硫酸鎂0.5 g/L，碳酸鈣10 g/L。種子最佳培養(yǎng)條件:初始pH7.0，裝液量為25ml/250ml。
　　3.發(fā)酵培養(yǎng)基和條件優(yōu)化:首先研究了影響突變菌株DHR087產(chǎn)L-精氨酸的因素:葡萄糖、硫酸銨、玉米漿、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素、碳酸鈣，通過分別改變上述幾個(gè)因素的量，探索了各因素對產(chǎn)酸的效應(yīng)，并確定了影響產(chǎn)酸的主要因素:葡萄糖、硫酸銨和玉米漿。采用minitab軟件中的Box-Behnken Design建立了響應(yīng)