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支链氨基酸转氨酶能够专一性地利用支链氨基酸进行转氨反应,在α-酮酸的合成、手性氨基酸对映体的拆分和氨基酸的生物合成等领域具有潜在的应用价值,其研究已受到国内外的广泛重视。本文系统开展了关于产酶菌株筛选,发酵产酶条件、转氨反应条件优化和产酶菌的生长动力学的研究,为深入开展支链氨基酸转氨酶的工业应用奠定了基础。本研究通过对公厕附近的土壤样品进行筛选,由筛选平板分离到274株菌落较大的菌株,验证转化产物后得到14株进入复筛,选出一株支链氨基酸转氨酶活性相对较高的菌株WJ44。通过对菌落形态的观察、16S rRNA序列的比对和系统发育分析、生理生化实验,鉴定WJ44菌株为一株蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为Bacillus cereus WJ44。通过单因素实验和响应面实验确定了Bacillus cereus WJ44发酵产支链氨基酸转氨酶的最佳培养基组成为:葡萄糖20.99 g/L,蛋白胨16.85 g/L,牛肉膏5 g/L,玉米浆18.24 g/L,KH2PO4 3 g/L,MgSO4·7H2O 0.5 g/L;最佳培养条件为:初始pH 7.0,培养温度37℃,装液量20 mL/250 mL三角瓶,摇床转速200 r/min,接种量3%。WJ44菌株在最佳培养基组成和培养条件下培养10 h,其支链氨基酸转氨酶活力即可达45.79 U/mL,菌体干重8.64 g/L,分别比原来提高了40%与10%,是一株产酶和生长性能较佳的菌株。利用单因素实验和正交实验确定了全细胞酶催化的的转氨反应的最佳条件为:底物L-亮氨酸15 g/L,丙酮酸12 g/L,酶液与底物溶液的配比1:1(V:V),表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵3 g/L,辅酶5’-磷酸吡哆醛0.04 mmol/L,转氨反应温度40℃,底物溶液起始pH 9.0。金属离子对转氨反应均有一定程度的抑制作用,Cu2+的抑制作用尤为明显。在最佳条件下转氨反应8 h,产物α-酮异己酸浓度即可达5.63 g/L。通过对Bacillus cereus WJ44在连续培养中的生长动力学特性研究,发现以葡萄糖为限制性底物时,WJ44菌株的比生长速率和限制性底物的浓度符合Monod方程。其最大比生长速率μmax = 0.438 h-1,饱和常数Ks = 0.510 g·L-1。最大菌体生产率(DX)m = 0.909 g·(L·h)-1,最佳理论稀释速率Dm = 0.388 h-1,基质得率系数Y x/s = 0.159 g·g-1,维持系数m = 0.0249 g·(g·h)-1。