谷氨酸生产菌培养基最优配比设计

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1、谷氨酸生产菌培养基最优配比设计摘要：采用均匀设计方法，优化工一答氨酸生产菌发酵培养基的组成，经回归分析和发酵试验，得出最佳配方．在此条件下，谷氨酸的发酵指数为2．57g·(b-L)，其转化率为51．4关键词谷氨酸，发酵培养基，均匀设计谷氨酸能参与人体氨的代谢，以及各种生理活动．尽管发酵法生产谷氨酸已有悠久的历史，但人们仍不断地致力于菌种和发酵条件的研究“，以期提高产酸率．国内谷氪酸的生产菌多数是生物索缺陷型菌株，培养基的营养条件对产酸率有很大的影响．发酵过程是一个与微生物生命活动相联系的复杂生物化学过程。，影响因素较多，且因素之间互相影响．要利用为数不多的试验，

2、获得有充分代表性的试验结果，试验的设计方法就显得十分重要．本研究利用均匀设计的方法，优化培养基的配方，增加目标产物工一谷氨酸的产量．1材料与方法1．1主要原材料(1)菌种为谷氨酸棒杆菌(Q一97)，由福建省泉州市中侨集团味精厂提供的菌种分纯而得．(2)口服葡萄糖，市售．糖蜜、玉米浆、尿素为工业用原料．其它试剂均为化学纯试剂．1．2培养基(1)斜面培养基：牛肉膏蛋白胨培养基．(2)一级种子培养基：3Og口服葡萄糖，30g玉米浆，1．5gK2HPO，6g尿素，0．4gMgSO4·7H2O，0．001gFeSO‘，0．001gMnSO：，1．0L水，pH值为6．7．(

3、3)发酵培养基：160g口服葡萄糖，6g尿素，NaHPO。，KCI，MgSO。·7HO，玉米浆等糖蜜按比例加入，1．0L水，pH值为7．0．1．3培养条件(1)一级种子：培养温度34℃，培养时问根据pH值和OD值而定．AOD>10．45，pH值为7．0～7．2．(2)发酵培养：接种量为2．5，摇床转速为110r·min_。，培养温度：在O～12h时为34～35℃，在12～28h时为36~37'C，28h至放罐时为38~39℃．培养过程中补加尿素，控制pH值．发酵终点控制为发酵液中残糖耗至0．5以下，或谷氨酸不再增加，一般为32h．1．4分析方法(1)发酵液中残糖

4、的测定：采用DNS法．(2)OD值的测定：稀释一定倍数后，在波长640llllI1处用721分光光度计测光密度，光程1cm．(3)pH测定用精密pH试纸测定．(4)谷氨酸含量测定：采用SAB一40系列生物传感器双功能分析仪测定，或采用华勃氏法测定．1．5均匀设计采用均匀设计的方法“优化发酵培养基的配方，以发酵终点产酸作为衡量标准．用多元二次多项式逐步回归的方法，根据实验数据和预定数学模型，运用数理统计的方法进行参敷估计，建立回归方程．推断其可信性，由回归方程对发酵产酸进行预测．2结果与讨论2．1均匀设计方案厦实验结果发酵培养基中，葡萄糖谁度和初始尿素浓度为固定组

5、成．主要考察NaHPO(x。)，KC1(X。)，MgSO·7HO(X)3个组分的浓度，以及糖蜜和玉米浆中的生物索(也作为1个组分X)浓度对发酵产酸的影响．x，取1O个水平，蜀，蜀采用拟水平法．采用4因素l0水平的均匀设计表U。(10”)．根据u。的使用表选用l，2，5和7列，得4因素的水平表，如表l所示．表2为均匀设计试验方案及摇瓶发酵的谷氨酸(GA)产量(c)表1培养基配比试验因素水平表2．2试验数据的回归分析厦方程的建立对表2的实验数据进行多元二次多项式回归分析，约定的回归系数显著性检验临界值F为1．0，结果见表3、根据表3中各变量影响显著性检验值F，可排出

6、影响的顺序为xf>X。>碰>X>．各因素对产酸影响的强弱为x>X>x>x，得回归方程为1．4，X_0．2，X4=1．4．将优化后的配方代人方程，预测产酸率为8．23，高于实验的最高产酸率，其糖酸转化率为51．4．2．3发酵培养基的优化经回归分析，优化培养基的4种组分均在试验水平范围内．以优化后的培养基(1)与原工厂使用的培养基(2)同时进行摇瓶发酵试验，连续三批试验结果的平均值列于表4．表中发酵周期为z，转化率为．从表可看出，优化培养基明显地提高了Q一97韵产酸和化率表4比较原培养基与优化培养基的发酝结果3结束语本研究采用均匀设计的方法，由回归分析及实际试验，可

7、得出谷氨酸棒杆菌Q一97的最佳发酵培养基配方．该培养基的营养配比有利谷氨酸的积累．参考文献3陈碧蛾，刘祖同．玉米粉直接发酵生产L·乳酸钙口]．华侨大学学报(自然科学版)，1995，16(3)：318～3224方开泰．均匀设计[J]．应用教学学报，1980，3(4)：363~3725白新桂．散据分析与试验优化设计[M]．北京：清华大学出版社，1986．1～10