枯草芽孢桿菌生產(chǎn)γ-聚谷氨酸過(guò)程中副產(chǎn)物積累和粗原料利用的研究.pdf

1、γ-聚谷氨酸（Polyγ-glumatic acid，γ-PGA）是通過(guò)微生物合成的陰離子型均聚氨基酸。由于具有良好的生物相容性、生物降解性和高吸水性，γ-PGA及其衍生物可廣泛用于食品、化妝品、醫(yī)藥和水處理等領(lǐng)域。目前通常采用微生物液體發(fā)酵實(shí)現(xiàn)γ-PGA的規(guī)?；a(chǎn)，但在發(fā)酵后期發(fā)酵液黏度增加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物積累的速率明顯下降。
　　本文首先采用氣相色譜研究γ-PGA發(fā)酵過(guò)程中的主要代謝副產(chǎn)物，確定了2，3-丁二醇和3-羥基-2-丁酮

2、為積累量最大的碳代謝副產(chǎn)物。然后在搖瓶發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中考察了這兩種副產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和γ-PGA合成的影響，結(jié)果顯示，兩種副產(chǎn)物對(duì)發(fā)酵不同階段的細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成都存在抑制作用。進(jìn)一步研究了三種不同pH值下發(fā)酵過(guò)程中主要胞外代謝產(chǎn)物的積累情況，通過(guò)對(duì)γ-PGA相關(guān)碳代謝途徑的代謝通量分析，發(fā)現(xiàn)最佳發(fā)酵過(guò)程pH值為6.5。在這一最適pH下，發(fā)酵代謝副產(chǎn)物積累總量最少，而細(xì)胞生物量、底物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物生成的速率均為最優(yōu)。
　　為了尋找經(jīng)濟(jì)價(jià)廉碳

3、源，本文篩選獲得了能夠利用木糖和葡萄糖高效生產(chǎn)γ-PGA的枯草芽孢桿菌HB-1。該菌株能夠以稀酸水解處理秸稈得到的六碳糖和五碳糖混合物為培養(yǎng)基碳源發(fā)酵生產(chǎn)γ-PGA，批次發(fā)酵結(jié)果表明該生產(chǎn)菌能夠有效利用這一粗原料和前體谷氨酸，γ-PGA產(chǎn)量達(dá)到24.38 g/L，并能通過(guò)流加秸稈水解糖將γ-PGA的產(chǎn)量提高到28.15 g/L。最后，開(kāi)展了發(fā)酵液微濾除菌、超濾濃縮、沉淀脫鹽和噴霧干燥等工藝參數(shù)優(yōu)化研究，確定了一條高效節(jié)能的中試工藝路線。