全营养流加对谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的影响
2021-04-01熊海波陈志超曹华杰徐庆阳
熊海波,陈志超,曹华杰,徐庆阳,3,4*
1(天津科技大学 生物工程学院,天津,300457)2(河南巨龙生物工程股份有限公司,河南 平顶山,467500) 3(天津市氨基酸高效绿色制造工程实验室,天津,300457)4(代谢控制发酵技术国家地方联合工程实验室,天津,300457)
L-异亮氨酸属于分支链氨基酸,是人体必需氨基酸之一,作为重要的食品添加剂,可调节食品中的氨基酸平衡[1],强化食品的营养价值,同时在肝脏中不能被降解,可直接进入血液,将直接影响肝脏中血糖的水平,被用于配制特殊的治疗型输液及药物,因而被广泛应用于食品和医药等行业,具有巨大的商业价值[2]。
L-异亮氨酸菌种改造及发酵优化的方法很多,菌体诱变有通过常温常压等离子体诱变[3]、采用紫外、亚硝基胍等复合诱变手段[4-5];菌种改造有过表达双组份转运系统BrnFE操纵子[6]、利用基因重组技术替换ilv LXGMEDA启动子并过表达解除L-异亮氨酸反馈抑制的ilv A和ilv IH等方法[7-8];发酵优化有对培养基成分葡萄糖、玉米浆、硫酸铵等的优化[9-10],也有对pH[11]、溶氧等在线条件优化[12-13],这些方法对L-异亮氨酸产量的提高都有很大帮助。
对于谷氨酸棒杆菌发酵产L-异亮氨酸的最大难题在于副产物积累过多,导致抑制菌体细胞生长,降低菌体活力、产酸下降。本实验通过全营养流加工艺[14],探究底物培养基与流加料最适浓度,使菌体始终处于最适发酵环境[16]。实验分为低浓度全营养流加,低初始营养偶联发酵全营养流加,丝肽粉等比例替换玉米浆全营养流加3个阶段,找出L-异亮氨酸产量最高、副产物缬氨酸(valine,Val),亮氨酸(leucine,Leu),丙氨酸(alanine,Ala)最低的流加条件;……
