添加物對發(fā)酵法生產(chǎn)D-核糖工藝的優(yōu)化研究.pdf

1、D-核糖是組成生物體內(nèi)遺傳物質(zhì)核糖核酸的重要成分,也是一些輔酶和維生素的重要成分,在生理上是十分重要的物質(zhì),廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和生命科學(xué)研究等方面.近年來微生物發(fā)酵法生產(chǎn)D-核糖因其生產(chǎn)成本低和產(chǎn)率高而引起國內(nèi)外越來越多研究者的關(guān)注.本文針對D-核糖發(fā)酵體系的特點改進(jìn)了D-核糖的測定方法,對本發(fā)酵體系的菌株進(jìn)行了自然選育和化學(xué)誘變育種,并在發(fā)酵過程中添加不同組分改善D-核糖發(fā)酵條件提高D-核糖產(chǎn)量,最終對添加多組分的培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化,確

2、定D-核糖的最優(yōu)培養(yǎng)基,建立了罐中的發(fā)酵動力學(xué)模型.1.改進(jìn)的D-核糖測定方法應(yīng)用間苯三酚替代苔黑酚作為助色劑,建立了改進(jìn)的分光光度法測定微生物發(fā)酵液中D-核糖濃度測定的方法.其操作條件為:最佳的測定波長為550nm;合適加熱時間為25min;合適反應(yīng)氫離子濃度為5.5 mol/L.發(fā)酵液葡萄糖對D-核糖的測定影響顯著,非葡萄糖組分影響可忽略,得出有葡萄糖影響的間苯三酚法測定D-核糖的計算公式.2.化學(xué)誘變法選育D-核糖高產(chǎn)菌株以硫酸二

3、乙酯為誘變劑對轉(zhuǎn)酮醇酶缺陷型枯草芽孢桿菌進(jìn)行誘變得到了其最佳的誘變條件:誘變時間15min,誘變劑用量0.8﹪.通過對大量的突變株篩選,得到D-核糖高產(chǎn)菌,其D-核糖產(chǎn)量較出發(fā)菌株提高81.69﹪,達(dá)到5.1g/100mL,具有重要的應(yīng)用價值.3.胞內(nèi)產(chǎn)物釋放技術(shù)對D-核糖生產(chǎn)的影響發(fā)酵過程中胞內(nèi)胞外D-核糖濃度差距很大,通過向發(fā)酵液中添加Mn<'2+>、青霉素調(diào)節(jié)細(xì)胞膜通透性,其中發(fā)酵48h添加濃度為0.03g/100mL的Mn<'2

4、+>,D-核糖產(chǎn)量可以提高10.26﹪,24h時添加3μg/L青霉素,產(chǎn)量可提高11.96﹪.4.發(fā)酵液中添加不同組分對D-核糖產(chǎn)量影響以D-核糖生物合成途徑及代謝調(diào)控為依據(jù),研究了添加不同的物質(zhì)于發(fā)酵培養(yǎng)基中對D-核糖生產(chǎn)的影響.(1)添加金屬離子于發(fā)酵液中,其中添加2g/100mL硫酸鎂使產(chǎn)物產(chǎn)量提高14.78﹪.(2)NaF是生物代謝EMP途徑的代謝調(diào)節(jié)抑制劑,添加NaF能抑制GA-3-P的繼續(xù)氧化進(jìn)而可抑制菌體過分滋長,同時使得

5、HMP不完全途徑的反應(yīng)相對增強(qiáng),促進(jìn)HMP途徑有利于D-核糖的生成.添加8mg/L的NaF與原培養(yǎng)條件下的產(chǎn)物產(chǎn)量相比提高10.7﹪.(3)磷酸對菌體生長產(chǎn)生非常重要的作用,是許多輔酶的組成成分,于發(fā)酵液中分別添加0.1g/L,0.2g/L的磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀時,D-核糖產(chǎn)量提高百分率為13.37﹪.(4)采用葡萄糖與葡萄糖酸鈉為混合碳源,于發(fā)酵的不同時間添加葡萄糖酸鈉解決了在添加葡萄糖酸鈉時遇到的葡萄糖在發(fā)酵終期仍大量存在的問題,