大腸桿菌TRTH菌株發(fā)酵L-色氨酸培養(yǎng)基優(yōu)化.pdf

1、L-色氨酸是一種具有獨特吲哚環(huán)側(cè)鏈的芳香族氨基酸，L-色氨酸在體內(nèi)分解后的產(chǎn)物是大腦中很多神經(jīng)遞質(zhì)的重要前體。這些前體物質(zhì)對于調(diào)節(jié)食欲、睡眠狀況、生物體的情緒和疼痛程度是必需的。L-色氨酸作為必需氨基酸之一其在醫(yī)藥、食品、飼料添加劑等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。
　　本文以L-色氨酸高產(chǎn)菌大腸桿菌(E.coli)TRTH為出發(fā)菌株，以代謝控制發(fā)酵理論為指導(dǎo)，研究了該菌發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化。其主要研究的內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)首先對該

2、菌株E.coli TRTH進行了產(chǎn)L-色氨酸能力的驗證。在基礎(chǔ)培養(yǎng)基的條件下做5次平行，連續(xù)發(fā)酵30h，結(jié)果表明該菌株產(chǎn)L-色氨酸的平均含量可達(dá)6.81g/L，說明其具有一定的產(chǎn)L-色氨酸能力。
　　(2)優(yōu)化了該菌株搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基的組成。采用單因子試驗和響應(yīng)面試驗得到了該菌株優(yōu)化后的發(fā)酵培養(yǎng)基組成和配比，結(jié)果表明:菌株E.coli TRTH產(chǎn)L-色氨酸的液體發(fā)酵培養(yǎng)基最佳組合為:葡萄糖50g/L，酵母粉2.07g/L，(NH4)

3、2SO410.0g/L，檸檬酸1.0g/L，檸檬酸三鈉1.0g/L，MgSO4·7H2O2.01g/L，K2HPO48.24g/L，KC11.9g/L，F(xiàn)eSO4·7H2O75.0mg/L，微量元素混合溶液4.0mL/L，pH7.0～7.2，在此條件下的搖瓶驗證試驗表明，連續(xù)發(fā)酵30h最終L-色氨酸產(chǎn)量可達(dá)10.81g/L與原培養(yǎng)基發(fā)酵色氨酸的產(chǎn)量相比提高了37.5％。
　　(3)利用搖瓶采用單因素試驗研究了生物素、葉酸、VB5、

4、VB1和精氨酸這5種不同的生長因子在采用優(yōu)化后的培養(yǎng)基時對菌株E.coli TRTH的生長和其產(chǎn)L-色氨酸的影響，根據(jù)單因素試驗結(jié)果進而對生物素、葉酸、VB5、VB1采用四因素三水平的正交試驗進一步優(yōu)化了混合生長因子的最優(yōu)配比。結(jié)果表明最佳組合為:生物素1.0mg/L、葉酸0.2mg/L、VBs0.5mg/L、VB10.5mg/L。進而對優(yōu)化后的混合生長因子進行搖瓶發(fā)酵驗證實驗，連續(xù)發(fā)酵30h最終L-色氨酸產(chǎn)量可達(dá)12.30g/L與優(yōu)化

5、后培養(yǎng)基發(fā)酵色氨酸的產(chǎn)量相比提高了13.93％。
　　(4)本文構(gòu)建了大腸桿菌的L-色氨酸合成代謝通量平衡模型。通過平衡模型可以確定在發(fā)酵中后期整個代謝通量的分布，利用發(fā)酵過程中檢測的數(shù)據(jù)結(jié)合MATLAB軟件就可以計算出代謝流量的分布。分析結(jié)果表明14.39％的代謝通量進入HMP通路，88.70％進入EMP循環(huán)，優(yōu)化前后L-色氨酸的代謝流量由24.3％增加到31.23％，增加了28.5％。但是與理論通量分布相比仍然沒能達(dá)到理論最大