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L-精氨酸主要来源于食物蛋白、内源合成和机体蛋白的周转,具有很多重要的生理功能,包括降低血压、调节血糖、增强人体免疫力等。本文主要内容是以His缺陷型黄色短杆菌为基础出发菌株,采用复壮和亚硝基胍诱变筛选获得高产精氨酸的His缺陷型菌株,通过ARTP诱变获得精氨酸类似物磺胺胍耐药性高抗性菌株,解除精氨酸的积累对代谢的反馈抑制作用,解除高浓度葡萄糖对菌株的糖抑制作用。通过对摇瓶的发酵培养基和培养条件的研究,为精氨酸的工业化发酵生产提供了必要的前提条件。利用发酵罐控制发酵底物葡萄糖浓度的方式进一步优化发酵罐培养条件,从而实现精氨酸发酵逐级放大进行发酵工艺验证和优化,提高了 L-精氨酸的产率和葡萄糖转化率。对L-精氨酸分离纯化过程中脱色工艺及离子交换工艺进行了优化研究,并对浓缩结晶后的产品进行纯度和收率分析,初步确定了 L-精氨酸发酵液纯化工艺制程。1、实验室现有菌株产L-精氨酸能力为8.3g/L。对该菌株进行了亚硝基胍诱变处理,得到编号为NTG-19的菌株,产L-精氨酸为10.4g/L,产酸能力提高了 25%。在此菌株的基础上进一步利用ARTP诱变,最终得到一株L-精氨酸菌株ARTP-27,在未经过培养条件优化的情况下,L-精氨酸浓度达到12.7g/L,产酸能力较出发菌株提高了 53%。2、利用ARTP-27菌株,对基础培养基进行优化。以廉价玉米浆和淀粉水解糖替代培养基中的氮源和碳源,确定了摇瓶发酵最佳培养基组成为:葡萄糖(淀粉水解糖)100 g/L,玉米浆15 g/L,磷酸二氢钾1 g/L,硫酸镁0.5 g/L,硫酸铵5 g/L,尿素3 g/L,硫酸锰0.02 g/L,硫酸亚铁0.02 g/L,碳酸钙50 g/L。确定摇瓶发酵最佳培养条件为:初始pH为7.0、旋转摇床转速为220rpm或者秋千摇床转速为90rpm、500mL三角瓶装液量为25mL。优化后的L-精氨酸菌株ARTP-27生产精氨酸能力为15.3g/L,较未优化前产酸能力提高了 20.5%。3、利用5L发酵罐进行放大培养,在pH为7.0的条件下,发酵产精氨酸浓度提高至23.9g/L。通过优化5L发酵罐的分批补料工艺,有效提高了发酵液中的L-精氨酸的浓度。同时对比了不同方案的连续流加补料,在控制不同葡萄糖浓度的条件下,优化得到最佳流加补料方案。控制葡萄糖浓度在20～30g/L时,该菌种的产酸含量最高,L-精氨酸含量达到41.5g/L。将发酵罐培养扩大至20L、200L以及2m3的吨级规模进行实验,在200L发酵罐培养L-精氨酸浓度最高为45.8g/L。同样在2m3发酵罐实验中也很好的重现了小试结果,最终L-精氨酸浓度为42.2g/L。4、对L-精氨酸发酵液进行分离纯化技术研究,确定了最佳的活性炭脱色工艺条件,活性炭添加量为0.8%(m/v),脱色温度为50℃,pH值为7.0左右。确定了弱酸性阳树脂和强碱性阴离子树脂相结合的净化工艺。弱酸性阳树脂在用2.0mol/L氨水进行洗脱时,L-精氨酸的收率为97.88%。利用711型强碱性阴离子树脂可以进一步去除全部阴离子及部分可溶性蛋白质及色素,收率为99.2%。通过浓缩结晶方式得到L-精氨酸成品,其L-精氨酸纯度平均为98.58%。进一步根据实验结果设计了 L-精氨酸发酵液纯化工艺制程,在整个提取工艺中,L-精氨酸总收率大于80.97%。