大肠杆菌工程菌发酵生产莽草酸的工艺研究

【摘要】莽草酸是莽草酸途径的代谢中间产物,是合成手性药物的关键原料。目前莽草酸的生产主要从八角茴香中提取,此方法受到植物原料的限制,时空产量低、成本高。随着基因工程和代谢工程的兴起,利用微生物合成莽草酸成为一种可行的方法,该方法具有生产周期短、成本低、环境污染少的优点。本文以大肠杆菌(E.coli)基因工程菌为莽草酸产生菌,对莽草酸发酵工艺进行了优化,提高了莽草酸的产量。论文的研究内容包括以下几点：一、生产菌种保藏稳定性和遗传稳定性的研究。(1)通过冷冻管生产菌株经分离后转接斜面,并传代5次,考察其传代的遗传稳定性,表明该菌株遗传稳定性较好,可用于生产。(2)考察生产菌株冷冻管保藏时间对生产能力的影响,结果表明保藏24个月以内的菌株都具有良好的稳定性。二、通过单因素法研究了斜面培养时间,种子培养时间、接种量、装液体积和发酵初始pH值对莽草酸发酵的影响,最终确定摇瓶发酵的最佳条件：斜面培养17-18hr,接种龄为6-8hr、接种量为5%、装液体积为20ml/250ml三角瓶、发酵初始pH值为7-7.5。三、在50L发酵罐中研究了发酵工艺条件,包括：基础碳源的分消,溶氧水平,pH控制,残糖的浓度对莽草酸产量的影响,确定了莽草酸分批补料发酵的最适工艺条件为：基础糖分消,相对溶氧在20-30%,pH用氨水自控7.5,通过补料控制残糖为0.5-1%,在该条件下进行发酵,莽草酸发酵单位达至30000μg/ml以上四、在50L发酵罐中,对莽草酸发酵培养基中的氨基酸加量进行研究,经过优化后确定的最佳发酵培养基配方为：葡萄糖20g/L,酵母抽提物10g/L,胰蛋白胨lOg/L,磷酸氢二钠5g/L,磷酸氢二钾3g/L,硫酸镁0.5g/L,氯化铵1g/L,氯化钠0.5g/L,L-苯丙氨酸0.75g/L,L-酪氨酸0.75g/L,L-色氨酸0.75g/L,微量元素lml/L。经优化后,发酵单位提高到42000μg/ml。
【作者】陶海明；
【导师】吴绵斌；滕云；
【作者基本信息】浙江大学，制药工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】莽草酸；大肠杆菌；发酵工艺；参数优化；代谢控制；

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