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产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究

作　者: 潘自皓
导　师: 周华
学　校: 南京工业大学
专　业: 生物化工
关键词: 转氨酶高密度培养合成培养基补料分批培养
分类号: TQ464
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

L-苯丙氨酸是人体必需的八种氨基酸之一,在食品与医药工业中有着较高的应用价值。在酶法制备L-苯丙氨酸的工艺路线中,转氨酶作为转氨反应的关键酶源,可使苯丙酮酸接受L-天冬氨酸的氨基生成L-苯丙氨酸。本论文在保证较高酶转化得率的前提下,进行了产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究。论文首先在构建合成培养基的基础上,采用“单一组分缺失法”研究了18种常见氨基酸、11种维生素、8种微量元素和4种嘌呤与嘧啶等多种营养因子对产转氨酶大肠杆菌发酵的影响;接着进行了摇瓶培养的优化研究;然后开展了5L发酵罐补料分批培养实验,研究碳源补加时间,氮源补加,恒定pH补料以及营养因子补加对大肠杆菌发酵的影响,获得了优化的培养工艺。本论文主要的研究结论如下:1)营养因子对产转氨酶大肠杆菌发酵的影响研究在各类营养因子中,L-甲硫氨酸是菌生长与产酶所必需的物质,L-缬氨酸、L-异亮氨酸和L-谷氨酸分别对菌生长和酶转化得率的提高有显著的促进作用。2)产转氨酶大肠杆菌摇瓶培养的优化研究最适的种子培养时间和接种量分别为14h和3%;发酵培养基中较优的初始葡萄糖为10g/L;选择玉米浆和蛋白胨作为大肠杆菌发酵的有机氮源;通过单因子实验获得了较优的玉米浆浓度为20mL/L,蛋白胨浓度为9g/L,然后运用响应曲面法中的中心复合设计得到了最佳的玉米浆和蛋白胨的初始浓度分别为28.3mL/L和9.3g/L,在此条件下,酶转化得率的预测最优值为93.8%,实际值为93.0%;优化的发酵培养基的组成为(g/L或mL/L):葡萄糖10,蛋白胨9.3,玉米浆28.3,MgSO4 0.5,NaCl 0.5,pH 7.2;优化的摇瓶培养条件为:温度37℃,初始pH 7.0,摇床转速210rpm,摇瓶装液量50mL/500mL。3)产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究通过5L发酵罐补料分批培养的研究,确定了优化的5L发酵罐培养工艺为:温度37℃,搅拌转速400rpm,通气量1.5L/min,培养基初始pH 7.0,控制pH=7.5,初始葡萄糖浓度5g/L,初始氮源浓度5mL/L玉米浆+1.5g/L蛋白胨,

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章文献综述  11-27
  1.1 L-苯丙氨酸的研究进展  11-15
    1.1.1 L-苯丙氨酸的理化性质及应用  11-12
    1.1.2 L-苯丙氨酸的制备方法  12-15
  1.2 天冬氨酸转氨酶的研究现状  15-18
    1.2.1 天冬氨酸转氨酶的结构与组成  16-17
    1.2.2 天冬氨酸转氨酶的作用机理  17-18
  1.3 合成培养基的研究现状  18-19
  1.4 补料分批培养的研究现状  19-26
    1.4.1 补料分批培养的分类  19-20
    1.4.2 补料分批培养的意义  20-21
    1.4.3 补料分批培养的理论研究  21-23
    1.4.4 补料分批培养在大肠杆菌高密度培养中的应用  23-26
  1.5 本论文的立论依据和主要研究内容  26-27
    1.5.1 本论文的立论依据  26
    1.5.2 本论文的主要研究内容  26-27
第二章营养因子对产转氨酶大肠杆菌发酵的影响研究  27-36
  2.1 引言  27
  2.2 材料与方法  27-31
    2.2.1 菌种  27
    2.2.2 培养基  27-29
    2.2.3 实验仪器  29
    2.2.4 实验试剂  29-30
    2.2.5 实验方法  30-31
  2.3 结果与讨论  31-35
    2.3.1 菌种在全合成培养基中的生长与酶活曲线  31-32
    2.3.2 各类营养因子缺失对发酵产酶的影响  32
    2.3.3 合成培养基中氨基酸浓度的优化  32-33
    2.3.4 各类氨基酸缺失对发酵产酶的影响  33-34
    2.3.5 各种氨基酸缺失对发酵产酶的影响  34-35
  2.4 本章小结  35-36
第三章产转氨酶大肠杆菌摇瓶培养的研究  36-52
  3.1 引言  36
  3.2 材料与方法  36-40
    3.2.1 菌种  36
    3.2.2 培养基  36-37
    3.2.3 实验仪器  37
    3.2.4 实验试剂  37-38
    3.2.5 实验方法  38-40
  3.3 结果与讨论  40-51
    3.3.1 种子培养时间的确定  40
    3.3.2 种子接种量的确定  40-41
    3.3.3 发酵培养基的优化  41-48
    3.3.4 发酵培养条件的优化  48-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究  52-69
  4.1 引言  52
  4.2 材料与方法  52-56
    4.2.1 菌种  52-53
    4.2.2 培养基  53
    4.2.3 实验仪器  53-54
    4.2.4 实验试剂  54-55
    4.2.5 实验方法  55-56
  4.3 结果与讨论  56-67
    4.3.1 优化培养基中菌种的分批培养过程曲线  56-57
    4.3.2 选择补料分批培养的依据  57-58
    4.3.3 碳源补加时间的确定  58-60
    4.3.4 氮源补加对发酵的影响  60-62
    4.3.5 恒定pH 补料对发酵的影响  62-65
    4.3.6 营养因子补加对发酵的影响  65-66
    4.3.7 不同培养条件下菌种发酵性能的对比  66-67
  4.4 本章小结  67-69
第五章结论与展望  69-72
  5.1 结论  69-70
    5.1.1 营养因子对产转氨酶大肠杆菌发酵的影响研究  69
    5.1.2 产转氨酶大肠杆菌摇瓶培养的优化研究  69
    5.1.3 产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究  69-70
  5.2 展望  70-72
    5.2.1 大肠杆菌产酶机理的深入研究  70
    5.2.2 补料分批培养的深入研究  70-71
    5.2.3 酶法转化条件的优化研究  71-72
参考文献  72-80
攻读学位期间的成果  80-81
致谢  81

产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究

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