¹⁵N标记L-组氨酸生物合成

摘  要

本文以代谢控制发酵理论为指导，对L-组氨酸生产菌的定向选育、摇瓶分批发酵条件、针对稳定性同位素¹⁵N丰度发酵条件和分离提取工艺分别进行了深入的研究。主要研究内容和结果如下：
1.     以黄色短杆菌AK147为出发菌株，通过分析L-组氨酸代谢调控机制，以硫酸二乙酯（DES）和紫外线（UV）为诱变剂，定向选育出具有特定选择标记的L-组氨酸高产菌株C41（8-Ag^r+2-TA^r+2-TU^r），未经优化的条件下，摇瓶发酵96小时，可积蓄2.8g/L左右。
2.     应用正交实验法优化得到种子培养基的最佳组成，通过研究不同培养条件对菌体生长和发酵的影响，确定了种子培养的最佳条件。通过PB实验设计和响应面分析实验法，优化出摇瓶分批发酵培养基的最佳组成，通过研究不同发酵条件对L-组氨酸发酵的影响，获得了最佳摇瓶分批发酵培养条件。摇瓶培养110小时，可积蓄L-组氨酸3.3g/L左右。
3. 在摇瓶分批发酵最佳培养基和培养条件的基础上，考虑到¹⁵N丰度的特殊要求，对C41的种子和发酵培养基配方进一步优化，通过降低培养基配方中有机氮源添加量，寻求玉米浆的替代物，限量添加生长因子，在维持产量不下降很多的前提下，提高产品丰度。平均产酸2.5g/L左右，丰度下降小于1.5％，符合产品要求。
4. 将摇瓶分批发酵获得的含¹⁵N-L-组氨酸的发酵液经过预处理，以先上氢型732树脂柱，再上氨型732树脂柱的两步法从其中成功分离提取出¹⁵N-L-组氨酸。并且通过对上柱条件、洗脱条件和产品精制条件的研究，确定了从发酵液中分离提取L-组氨酸的最佳工艺条件，产品收率达到70％以上。
本文选育获得的L-组氨酸生产菌C41遗传性状稳定，经过发酵条件优化，获得富含¹⁵N标记L-组氨酸的发酵液，经离子交换法分离提纯得到¹⁵N标记L-组氨酸产品，具备进一步生产开发的潜力和价值。
 
关键词：L-组氨酸  黄色短杆菌  稳定同位素  发酵  分离提取