短小芽孢桿菌生物合成D-核糖及代謝通量分析的研究.pdf

1、本文對(duì)短小芽孢桿菌轉(zhuǎn)酮酶缺失突變株(Bacillus pumilus SY-6)的生理生化特性及培養(yǎng)基配方、溶解氧濃度等發(fā)酵條件對(duì)B.pumilus SY-6生物合成D-核糖的影響進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究,構(gòu)建了對(duì)該突變株進(jìn)行代謝通量分析的平臺(tái),并利用此平臺(tái)對(duì)不同發(fā)酵條件下B.pumilus SY-6的代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析,對(duì)D-核糖提取精制的條件也進(jìn)行了較為細(xì)致的探討.考察了無(wú)機(jī)氮源對(duì)B.pumilus SY-6菌體生長(zhǎng)和D-核糖發(fā)酵的影響

2、,結(jié)果表明該突變株不能以無(wú)機(jī)氮源為唯一氮源進(jìn)行D-核糖發(fā)酵.以玉米粉糖化液為底物進(jìn)行D-核糖發(fā)酵,考察了玉米粉不同酶解方式和不同初糖濃度對(duì)發(fā)酵的影響,在以玉米粉雙酶酶解液為底物進(jìn)行搖瓶發(fā)酵時(shí)最高產(chǎn)量達(dá)到63.4g/L.應(yīng)用響應(yīng)面分析法(RSA,Response Surface Analysis),設(shè)計(jì)了葡萄糖、玉米漿、硫酸銨三因素三水平的實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行了優(yōu)化,并確定了B.pumilus SY-6生長(zhǎng)和發(fā)酵最佳C/N比.結(jié)果表

3、明,6＃和15＃培養(yǎng)基配方分別在D-核糖產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率上優(yōu)于其它培養(yǎng)基配方,搖瓶發(fā)酵結(jié)束后D-核糖產(chǎn)量分別為80g/L和71g/L,轉(zhuǎn)化率分別為33.3﹪和37.9﹪,對(duì)照實(shí)驗(yàn)中D-核糖產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率為58g/L和32.2﹪.同時(shí)還確定了該突變株生長(zhǎng)和發(fā)酵最佳C/N比分別為19:1和11:1.在5L發(fā)酵罐中對(duì)不同溶解氧濃度下D-核糖發(fā)酵的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行了分析,探討了溶解氧濃度影響D-核糖發(fā)酵的機(jī)理,提出了在D-核糖發(fā)酵過(guò)程中0至10h控制溶解

4、氧濃度為60﹪,10h至發(fā)酵結(jié)束控制溶解氧濃度為80﹪的分階段供氧的控制模式.本文在分析了胞內(nèi)EMP途徑、HMP途徑、TCA循環(huán)和生物大分子合成途徑之后,基于化學(xué)計(jì)量平衡方程,構(gòu)建了B.pumilus SY-6菌株生物合成D-核糖的代謝網(wǎng)絡(luò).應(yīng)用代謝通量分析法,得到了不同培養(yǎng)基配方和不同溶解氧濃度下B.pumilus SY-6的胞內(nèi)代謝通量分布,對(duì)G-6P、R-5P、PEP三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)分析.本文確定了D-核糖發(fā)酵液預(yù)處理、脫色