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ε-聚赖氨酸高产菌株选育及分批发酵的研究

作　者: 陈玮玮
导　师: 徐虹
学　校: 南京工业大学
专　业: 生物化工
关键词: ε-聚赖氨酸 北里孢菌 硫酸二乙酯 诱变育种 发酵调控
分类号: TQ920.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是一种由微生物合成的氨基酸同型聚合物,由人体必需氨基酸L-赖氨酸的ε-氨基与另一L-赖氨酸的α-羧基形成的酰胺键连接而成。ε-PL具有广谱抑菌性,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、耐热芽孢杆菌及病毒均有一定的抗性,是一种安全高效的天然生物防腐剂。此外ε-PL还用作基因载体、药物包被物等,具有广泛的市场前景,但迄今为止只有日本实现了商品化。本文以北里孢菌(Kitasatospora sp.)PL6-3为出发菌株,经硫酸二乙酯(DES)诱变,获赖氨酸的结构类似物S-(2-氨乙基)-L-半胱氨酸(AEC)的一株高产抗性突变菌株itasatospora sp.MY5-36。MY5-36菌株遗传性能稳定,摇瓶发酵产ε-聚赖氨酸达1.17 g/L,是出发株PL6-3的3倍。实验过程中研究了Kitasatospora sp.MY5-36的生理特征和培养特征。与PL6-3相比,MY5-36菌株形态发生了很大变化。MY5-36的基内菌丝减少,孢子丝更易断裂,孢子颜色由灰色变为白色,而平板背面由灰色变成金黄色。诱变前后菌株的培养特征也有不同,PL6-3在马铃薯浸汁琼脂培养基上只能生产少量灰白色气生菌丝,而MY5-36却可以生成大量白色气生菌丝,而且两者基内菌丝颜色也不同。因此,根据这些差异,可以很容易的将MY5-36和PL6-3区分开来。MY5-36发酵过程中形成非菌丝球形态,与Streptomyces albulus有明显不同。采用5L自动发酵罐,对MY5-36产ε-聚赖氨酸分批发酵过程中搅拌速率、通风量、pH的影响进行研究。结果发现pH对菌体生长和ε-聚赖氨酸合成的影响最为显著。pH维持在4.0时,有利于产物ε-聚赖氨酸的合成,维持在5.0时,有利于菌株的生长。经过条件优化,在转速为400rpm、通风量为2L/min和维持pH4.0的条件下进行发酵实验,菌体生物量达到7.69g/L,ε-聚赖氨酸产率则高达为7.72g/L,较出发株提高了近7倍。以后又采用间隙添加葡萄糖的方式加强生产,ε-聚赖氨酸产率最终达到了13.9g/L。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 文献综述  9-21
  1.1 前言  9-10
  1.2 ε-聚赖氨酸概述  10-11
    1.2.1 ε-聚赖氨酸的发现  10
    1.2.2 ε-聚赖氨酸的理化性质  10-11
  1.3 ε-聚赖氨酸的生物功效  11-12
    1.3.1 ε-聚赖氨酸的抑菌(细菌)机制  11-12
    1.3.2 ε-聚赖氨酸的抗病毒(噬菌体)机理  12
  1.4 ε-聚赖氨酸的应用  12-15
    1.4.1 ε-聚赖氨酸在食品中的应用  13
    1.4.2 ε-聚赖氨酸在医药研究中的应用  13-14
    1.4.3 ε-聚赖氨酸在高吸水性材料中的应用  14
    1.4.4 其它领域  14-15
  1.5 ε-聚赖氨酸发酵工艺研究  15-18
    1.5.1 ε-聚赖氨酸生产菌株  15-16
    1.5.2 ε-聚赖氨酸高产菌株的选育  16
    1.5. 3 生产工艺优化  16-17
    1.5.4 ε-聚赖氨酸的分离纯化  17-18
  1.6 ε-聚赖氨酸的生物合成  18-20
  1.7 本文研究意义和目的  20-21
    1.7.1 研究意义  20
    1.7.2 研究目的和内容  20-21
第二章 ε-聚赖氨酸高产突变株的选育  21-30
  2.1 引言  21-22
  2.2 材料与方法  22-26
    2.2.1 菌种  22
    2.2.2 培养基  22
    2.2.3 实验试剂  22-23
    2.2.4 实验设备  23
    2.2.5 诱变处理  23-24
    2.2.6 筛选方法  24
    2.2.7 培养条件  24-25
    2.2.8 分析方法  25-26
  2.3 实验结果与讨论  26-29
    2.3.1 菌体干重与OD_(660) 的关系  26
    2.3.2 ε-聚赖氨酸标准曲线  26-27
    2.3.3 DES 诱变的致死率曲线  27
    2.3.4 AEC 最小抑制浓度的确定  27-28
    2.3.5 AEC 抗性突变株的筛选  28-29
    2.3.6 高产突变株的传代稳定性  29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 Kitasatospora sp. MY5-36 菌株的培养特征研究  30-39
  3.1 材料与方法  30-32
    3.1.1 实验菌株  30
    3.1.2 培养基  30-31
    3.1.3 实验试剂  31
    3.1.4 实验仪器  31
    3.1.5 形态特征观察  31
    3.1.6 培养特征观察  31-32
    3.1.7 生理生化特征考察  32
    3.1.8 发酵过程中形态特征观察  32
  3.2 结果与讨论  32-37
    3.2.1 形态特征  32-34
    3.2.2 培养特征  34-35
    3.2.3 生理生化特征  35-36
    3.2.4 发酵过程中菌体形态特征  36-37
  3.3 本章小结  37-39
第四章 5L 发酵罐中 ε-聚赖氨酸分批发酵研究  39-48
  4.1 引言  39
  4.2 材料与方法  39-40
    4.2.1 菌种  39
    4.2.2 培养基  39
    4.2.3 实验试剂  39-40
    4.2.4 实验设备  40
    4.2.5 培养方法  40
    4.2.6 分析方法  40
  4.3 结果与讨论  40-46
    4.3.1 搅拌转速对 Kitasatospora sp. MY5-36 产 ε-聚赖氨酸的影响  40-42
    4.3.2 通风量对 Kitasatospora sp. MY5-36 产 ε-聚赖氨酸的影响  42-43
    4.3.3 调控 pH 值对 Kitasatospora sp. MY5-36 产 ε-聚赖氨酸的影响  43-45
    4.3.4 5L 发酵罐上 PL6-3 和 MY5-36 的分批发酵性能比较  45
     4.3.5 MY5-36 在 5L 发酵罐上的分批补料发酵  45-46
  4.4 本章小结  46-48
第五章 结论与展望  48-50
  5.1 结论  48-49
  5.2 创新点  49
  5.3 展望  49-50
参考文献  50-55
致谢  55-56
硕士论文期间所获成果  56

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 发酵工业 > 一般性问题 > 基础理论
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