论文部分内容阅读
γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是由微生物合成的一种细胞外高分子多氨基酸聚合物,由谷氨酸单体通过α-氨基和γ-羧基缩合而成,是一种对人体和环境无毒害的生物相容性天然高分子物质,在医药、食品和农业等领域具有广泛的应用前景。本文从γ-PGA产生菌的筛选、鉴定、诱变育种及液体发酵条件优化等方面进行了研究。主要研究结果如下:(1)从豆豉中筛选出一株γ-聚谷氨酸产生菌HD11,经过细胞形态和生理生化实验鉴定分析,确定为芽孢杆菌属,命名为Bacillus sp. HD11。该菌为革兰氏阳性菌,细胞大小为1.7～2.1μm×0.5～0.8μm,产芽孢,最适生长温度为37℃。(2)以Bacillus sp. HD11为出发菌株,进行诱变育种研究。发现紫外线、硫酸二乙酯和亚硝基胍对其有较好的诱变效应,选取各因素正变率高的诱变条件设计多组复合诱变,快速、高效地筛选出γ-PGA高产菌株HD-F9,其γ-PGA产量达到10.72 g/L,提高了56.3 %,且传代稳定。(3)探索菌株HD-F9的液体发酵工艺条件,即对种龄、初始pH、温度、接种量、摇瓶装液量和摇床转速进行了研究。确定合适的培养条件为:种龄10 h,初始pH 7.5,发酵温度37℃,接种量3 %(v/v),装液量40 mL/250 mL,摇床转速200 r/min,振荡培养48 h。(4)探索菌株HD-F9的液体发酵培养基成分。首先采用单因素试验对碳源、氮源、谷氨酸前体添加量、NaCl、金属离子进行研究,接着对培养基主要成分进行正交设计,最后采用响应面试验对发酵培养基进行更深入的优化。结果表明高产菌株HD-F9为谷氨酸依赖性菌,适宜的培养基配方为:葡萄糖60.03 g/L、酵母膏8.1 g/L、谷氨酸钠41.7 g/L、KH2PO4 2.5 g/L,MgSO4 0.31 g/L。优化后,γ-聚谷氨酸的产量达到14.56 g/L,提高了35.82 %。(5)采用7 L发酵罐对菌株HD-F9分批发酵和补料发酵生产γ-PGA进行了初步研究。结果表明,γ-PGA是菌株HD-F9的次级代谢产物,菌株HD-F9体内存在γ-PGA降解酶,在碳源不足时,γ-PGA易被分解,因此控制葡萄糖含量能延长稳定期,有利于γ-PGA的合成;发酵过程中泡沫很大,严重影响γ-PGA的生产,消泡是利用发酵罐生产γ-PGA的瓶颈。