肌苷生產(chǎn)菌的搖瓶發(fā)酵條件優(yōu)化及代謝通量分析.pdf

1、肌苷在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域有著非常重要的用途：它是各種調(diào)味食品的營養(yǎng)助鮮劑，可以治療冠心病、肝炎、白血球減少癥等疾病，同時也是抗生素生產(chǎn)的原料。但是，近年來隨著國外廠家對中國市場的沖擊，國內(nèi)的核苷發(fā)酵產(chǎn)業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，為此提高發(fā)酵得率、降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)能力已經(jīng)成為當務(wù)之急。
　　 本論文以實驗室前期選育的枯草芽孢桿菌JMUKC2為研究對象，以肌苷產(chǎn)量為主要指標，初步優(yōu)化了枯草芽孢桿菌JMUKC2生產(chǎn)肌苷的搖瓶發(fā)酵工藝；研究了

2、不同促進劑對枯草芽孢桿菌JMUKC2積累肌苷的影響；并用代謝通量分析的方法解釋了不同促進劑的添加對肌苷生產(chǎn)菌JMUKC2搖瓶發(fā)酵積累肌苷的作用機理。
　　 從枯草芽孢桿菌JMUKC2產(chǎn)肌苷的搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基的基本成分及其發(fā)酵條件入手，利用單因素試驗并結(jié)合正交試驗對枯草芽孢桿菌JMUKC2的搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基及發(fā)酵條件進行了優(yōu)化，并確定了其最佳搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基配方及最佳發(fā)酵條件。優(yōu)化后的最佳搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基配方為：葡萄糖140 g/L，酵母

3、膏17 g/L，玉米漿20 g/L，尿素7g/L，硫酸銨20 g/L，KH2PO47g/L，MgSO4·7H2O1 g/L，CaCO320 g/L。優(yōu)化后的生物量和肌苷產(chǎn)量均比優(yōu)化前有較大的提高：比初始培養(yǎng)基分別提高了41%和47%。優(yōu)化后的最佳搖瓶發(fā)酵條件為：接種時間為18 h，接種量為7%，裝液量為15 mL，發(fā)酵培養(yǎng)基的初始pH值為6.5，搖瓶發(fā)酵溫度為37℃?？莶菅挎邨U菌JMUKC2搖瓶發(fā)酵條件經(jīng)過優(yōu)化后，生物量和肌苷產(chǎn)量均比優(yōu)

4、化前有了較大的提高：比初始發(fā)酵條件分別提高了51%和222%。
　　 根據(jù)肌苷合成的不同調(diào)控機理，選擇并研究了五種對菌體生長和肌苷積累均有促進作用的促進劑(檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈣、氟化鈉、次黃嘌呤及氯化鈣)，且確定了其最適添加量，同時探討了肌苷合成與菌體內(nèi)蛋白質(zhì)含量、核酸含量之間的關(guān)系。當復(fù)合添加這些不同組合的促進劑時，所得肌苷產(chǎn)量比添加單一促進劑時的肌苷產(chǎn)量會有顯著的提高，其中當同時添加0.15%次黃嘌呤、2 mg/L氟化鈉、1

5、0 mg/L氯化鈣及15 g/L葡萄糖酸鈣時，肌苷產(chǎn)量達到了14.01 g/L，是對照組肌苷產(chǎn)量的4.39倍。
　　 基于物料的質(zhì)量守恒定律和代謝反應(yīng)中間代謝物的擬穩(wěn)態(tài)假設(shè)，結(jié)合發(fā)酵過程曲線，初步研究了不同促進劑的添加對肌苷發(fā)酵過程不同時段(24 h-32 h，56 h-64 h，80-88 h)代謝流分布的影響。結(jié)果表明，添加不同的促進劑可以引發(fā)枯草芽孢桿菌細胞內(nèi)的代謝流遷移，增大肌苷合成途徑的代謝通量，而組合添加促進劑對肌苷