γ-聚谷氨酸高产菌株的选育和发酵培养基的初步优化

以实验室保藏的一株枯草芽孢杆菌为出发菌株,采用紫外、亚硝基胍以及60Coγ射线对其进行复合诱变,获得一株γ-聚谷氨酸高产突变株,在基础培养基中产量是出发菌株的3.11倍,并且突变株经过传代10次,发酵能力稳定;通过正交试验对突变株的发酵培养基进行了初步优化,突变株在一组培养基上的γ-聚谷氨酸产量可达到33.81g/L,是优化前的1.11倍。该突变株的摇瓶发酵产量较高,值得深入开发研究。     

超声波在γ-聚谷氨酸发酵工艺中的应用

考察了枯草杆菌液体发酵过程中施加超声波刺激对γ-聚谷氨酸合成的影响,并对超声波辅助水提法提取固体基质中γ-聚谷氨酸的效果进行了研究。结果表明,超声波在适当条件下刺激枯草杆菌,对其液体发酵合成γ-聚谷氨酸有明显促进作用。当枯草杆菌培养12 h后,在37℃、50W超声功率下连续辐照1 h,γ-聚谷氨酸产量提高了24.76%。超声波辅助提取γ-聚谷氨酸的提取率比常规工艺提高30%以上。优化的超声提取工艺条件为:超声波功率40 W,温度为70℃下浸提30 min。     

芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化

为了降低γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的生产成本,实现芦苇等可再生资源的高值化利用,探索建立以芦苇水解液为碳源制备γ-PGA的新型发酵过程控制策略的可行性。首先,研究纤维素酶用量和底物浓度对芦苇水解的影响;其次,采用分段式培养及溶氧反馈补料调控策略,对芦苇水解液发酵生产γ-PGA进行工艺优化。结果表明,芦苇经预处理后在10 FPU/g(底物)酶用量和10%底物添加量的条件下水解,总糖质量浓度可达(76.64±1.74)g/L;以分段式溶氧反馈-分批补料发酵培养方式,利用芦苇水解液生产γ-PGA,最终产量可达(46.72±1.18)g/L,生产效率较分批发酵提高了46.06%。因此,将芦苇水解液用于γ-PGA的分批补料发酵具有产业化可行性,有助于降低商业化生产的原料成本。     

响应面法优化Bacillus subtilis HD-F9产γ-聚谷氨酸发酵培养基

采用响应面法对Bacillus subtilis HD-F9发酵产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的培养基成分进行优化.首先通过Plackett-Burman设计对培养基中影响产量的7个因素进行评价,筛选出具有显著效应的影响因素葡萄糖、酵母膏和谷氨酸钠.然后进行最陡爬坡实验逼近最大产γ-PGA区域,最后通过Box-Behnken设计及响应面分析确定了葡萄糖、酵母膏和谷氨酸钠的最佳浓度分别为60.03 g/L、8.1 g/L、41.7 g/L.优化后,γ-PGA的产量达到14.56 g/L,比优化前的9.5 g/L提高了53.26%.     

γ- 聚谷氨酸乙酯与γ- 聚谷氨酸苄酯的生物降解性能

为了了解生物可降解聚合物γ-聚谷氨酸(γ-PGA)乙酯与γ-聚谷氨酸苄酯的生物降解性能,采用枯草杆菌NX-2(Bacillus subtilis)、黑曲霉(Aspergillus niger)和土埋法对γ-PGA乙酯和γ-PGA苄酯的降解性能进行研究,用扫描电镜观察降解结果.结果表明:枯草杆菌对γ-PGA乙酯和γ-PGA苄酯的降解作用优于黑曲霉;相对厚度较大的薄膜,在枯草杆菌NX-2中缓慢降解;在黑曲霉中,γ-PGA乙酯的降解速率相对较慢,薄膜的形态没有发生变化;γ-PGA苄酯的降解性能优于γ-PGA乙酯.     

高产γ-氨基丁酸的红曲霉菌株筛选及发酵条件优化

从实验室保藏的11种红曲霉中,筛选出高产γ-氨基丁酸的红曲霉CH-1菌株.研究了发酵温度、时间、接种量、谷氨酸钠添加量等发酵条件对红曲霉CH-1产GABA含量的影响.经单因素实验及正交试验后得出红曲霉CH-1发酵大米产γ-氨基丁酸的较佳发酵条件为：发酵温度30℃,发酵时间9 d,接种量17%,谷氨酸钠添加量0.10 g,在此条件下,红曲霉CH-1发酵大米产GABA为1.93 mg/g,经高效液相色谱检测,桔霉素含量为0.01μg/g,低于国家标准1μg/g,可利用该产品开发更多形式的红曲食品.     

γ-聚谷氨酸阻垢性能的研究

通过枯草芽孢杆菌发酵得到γ-聚谷氨酸(γ-PGA),并采用静态阻垢法评价γ-PGA的阻垢性能.研究了温度、pH值、Ca~(2+)浓度、γ-PGA分子量以及γ-PGA浓度对于该阻垢性能的影响,并对其阻垢产物进行结构表征以及对阻垢原理进行初步分析.研究结果表明,γ-PGA大分子和小分子均具有较强的阻垢作用,而小分子具有比大分子更加优良的阻垢特性.在阻CaSO_4垢和阻CaCO_3垢实验中,达到100%阻垢率时,小分子γ-PGA的最低浓度分别为4 mg/L和2 mg/L,而在相同条件下大分子γ-PGA的最低浓度均为20 mg/L.     

γ-聚谷氨酸锰的制备及其性质研究

 用γ-聚谷氨酸(γ-PGA)作为载体,鏊合金属离子锰,制备成一种新型的自由基清除剂.通过微生物发酵得到γ-PGA,将γ-PGA与MnSO₄按不同物质的量比反应,用ICP测定结合率,并对产物进行结构表征.用SOD试剂盒检测其体外抗氧化活性.结果发现γ-PGA经121℃高压、酸降解后得到分子质量为15000u左右的小分子γ-PGA.当COO^-与Mn²⁺物质的质比为1:2时,结合率可高达91%.经检测γ-PGA-Mn具有缓释能力,其SOD活性为2513.78U/mL.通过本研究得到的聚合物具有良好的抗氧化作用及缓释作用.     

γ-聚谷氨酸生产的影响因素及其应用

γ-聚谷氨酸是一种新型生物高分子材料,以其强吸水性、可生物降解性、可食用性和对人类和环境无毒性等特点广泛的应用于医药、食品、农业、水处理、日用及化妆品的生产等领域。介绍了影响叫一聚谷氨酸生产的因素及其应用。     

γ-聚谷氨酸合成酶系PgsBCA结构的生物信息学分析

利用ProtParam、TopPred、PredictProtein、PSORT-B Prediction、SWISS-MODEL等软件分别分析蛋白质的理化性质、跨膜区、二级结构、亚细胞定位、三维结构.结果显示:PgsB是亲水不稳定蛋白,通过豆蔻酰锚钩锚定于质膜上,催化作用需与ATP结合提供能量;PgsC是疏水稳定蛋白,通过4个跨膜区和多个豆蔻酰锚钩定位于质膜,具有酰胺化位点;PgsA是亲水稳定蛋白,通过N端一个跨膜区和豆蔻酰锚钩结合于质膜,具有多种磷酸化位点.说明γ-聚谷氨酸(Polyγ-glutamic acid,γ-PGA)合成酶系3个组分蛋白形成复合物定位于质膜上,其中PgsB在胞内催化γ-PGA合成,PgsC固定于质膜,连接PgsB和PgsA组分,PgsA在胞外负责γ-PGA的运输.通过对γ-PGA合成酶系各组分蛋白结构的分析,为日后在谷氨酸高产菌株中的表达奠定了基础.     

γ-聚谷氨酸的絮凝活性研究

利用枯草芽孢杆菌通过发酵生产得到γ-聚谷氨酸,再经过提取纯化得到纯品.γ-聚谷氨酸作为一种新型的微生物絮凝剂,具有用量少、无污染等优点.通过研究表明,最佳絮凝介质为1g/L的高岭土溶液,γ-聚谷氨酸的浓度为0.2 g/L时絮凝活性最好,最佳絮凝条件为自然pH值和室温,最佳的助凝离子是Cu2+,当Cu2+的浓度为0.2 mol/L时助凝效果最好,此外γ-PGA比聚丙烯酰胺具有更好的絮凝活性,对花园土的絮凝率能达到32.1%.     

γ-亚麻酸高产菌株的选育

以从土壤中筛选得到的被孢霉菌为出发菌，用紫外线诱变处理，筛选γ－亚麻酸高产变异株，用摇瓶发酵选出其最佳培养基配方。原出发菌株细胞干重２５．０ｇ／Ｌ，油脂含量９．５ｇ／Ｌ，γ－亚麻酸含量５．０％。选出的高产菌株在最佳条件下发酵，细胞干重５０．２ｇ／Ｌ，油脂含量２１．８ｇ／Ｌ，γ－亚麻酸含量８．５％。所得高产菌株具遗传稳定性。发酵油脂具优良特性，适用于保健食品及药品开发。     

β-甘露聚糖酶菌株的复合诱变选育及发酵条件的优化

利用离子注入和紫外线复合诱变，筛选到了一株产β－甘露聚糖酶的优良枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）M－66，作者采用“系统全面反馈实验优化技术”优化了发酵条件，并使其发酵液酶活从出发菌株M－1的37.03U/mL提高到优化后的150.12U/mL。     

生物合成聚γ-谷氨酸的相对分子质量表征

为了确定特定条件下聚γ—谷氨酸(γ—PGA)水溶液的Mark-Houwink方程参数，在参数适用范围内通过特性粘度测量，对γ—PGA的相对分子质量进行快捷、可靠的估计，在对钠盐型γ—PGA稀溶液的粘度特性和流变性质进行了系统考察的基础上，采用凝胶渗透色谱—激光光散射联机试验(GPC—LLS)和粘度方法，研究了钠盐型γ—PGA的特性粘数、分子尺寸对重均相对分子质量的依赖性；建立了γ—PGA在1．20mol／LNaCl水溶液中的Mark-Houwink方程。提出了相对分子质量的测定方法，并对均方末端距进行了估算。较大的α值表明：γ—PGA大分子即使在1．20mol／L的离子强度下由于聚离子的静电相斥作用仍然在溶剂中呈现出较伸展的构象，即呈棒状结构。     

γ-聚谷氨酸对蒙脱土的插层研究

以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和蒙脱土(MMT)为原料,采用溶液插层法制备γ-PGA/MMT复合材料.研究了γ-PGA分子量、插层时间和插层温度对插层效果的影响,并探讨了γ-PGA在MMT中的形态.实验结果显示,不同分子量的γ-PGA,均能对MMT实现插层;MMT的层间距随着插层时间的延长逐渐增大,在8 h后达到最大,随后略有下降;MMT的层间距随着插层温度的升高逐渐增大,在60℃时达到最大值,温度继续升高则有所下降;γ-PGA分子在MMT的片层间为α-螺旋构象,且呈单分子层排列.     

γ-多聚谷氨酸产生菌高效诱变育种的研究

设计了几组不同的诱变条件对γ-多聚谷氨酸生产菌Bacillus licheniformis ATCC 9945A进行诱变,诱变后将所有菌株混合,以此未经筛选的混合菌共同发酵,并以终产量为指标对发酵条件进行连续的定向调控,使发酵条件逐渐向高产正突变株倾斜,产量得以逐步提高．同时在混合茵状态下找到适合高产正突变株的发酵条件,以此发酵条件作为筛选平板,对混合菌分离纯化,选育到γ-PGA高产菌Zγ-29,产量是出发菌株的4．14倍,筛选条件即为该突变株的最佳发酵条件．     

γ-聚谷氨酸降解影响因素及其生物降解性能的研究

为开发制备低相对分子质量γ-聚谷氨酸的最佳方法，在不同温度、pH值条件下水解γ-聚谷氨酸，利用凝肢色谱法测定不同水解时间的相对分子质量，实验表明：高温和偏酸或偏碱环境均有利于γ-聚谷氨酸的降解，最优的降解条件为低pH的酸性环境下高温加热；采用TOC法研究γ-聚谷氨酸的生物降解性能，其10d降解率在30％以上，28 d降解率在70％以上，参照OECD 301标准，属于易生物降解高分子聚合物。     

复合诱变选育高产γ-氨基丁酸菌株

以红曲霉为出发菌株,采用紫外线和5-氟尿嘧啶对其原生质体复合诱变处理,得到一株高产γ-氨基丁酸的菌株ZL307.试验结果表明,经紫外线照射处理150s,以0.3mg/mL的5-氟尿嘧啶处理15min后,γ-氨基丁酸的产量可高达491.1mg/L.与出发菌株相比,产量提高了60%,且高产遗传特性经10次传代仍稳定.     

磺胺胍抗性筛选法选育L-色氨酸高产菌株及其发酵条件的优化

以谷氨酸棒杆菌FC22(Phe-+Tyr-+5MTr)为出发菌株,经过紫外线诱变,定向选育出具有磺胺胍抗性目的突变株FC523(Phe-+Tyr-+5MTr+SGr).通过正交实验对FC523的发酵培养基进行优化,并通过单因素实验对温度、pH和转速等发酵条件进行研究.在最佳条件下,该菌株摇瓶积累L-色氨酸最高可达8.6 g/L.     

生物合成聚γ-谷氨酸(钠盐型)稀溶液的粘度特性

为了确定特定条件下生物合成聚γ-谷氨酸(γ-PGA)稀溶液的Mark-Houwink方程参数，从而在关系适用范围内能够通过比较简单的特征粘数测量对γ-PGA的相对分子质量进行快捷而可靠的估算，用毛细管粘度计法对钠盐型γ-PGA稀溶液的粘度特性进行了系统考察。结果发现钠盐型γ-PGA是一种典型的聚电解质，在一定浓度范围内显示了比浓粘度独特的浓度依赖性：不服从Huggins方程。中等离子强度的外加小分子强电解质会减小γ-PGA稀溶液的特性粘数[η]，并使之呈现出正常的粘度行为，且[η]与溶液中离子强度的-l／2次幂成较好的线性关系。[η]具有一定的时间依赖性。