重组大肠杆菌高密度发酵产甲羟戊酸动力学

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1、第１３卷第６期生物加工过程Ｖｏｌ?１３Ｎｏ?６２０１５年１１月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｖ?２０１５ｄｏｉ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１６７２－３６７８?２０１５?０６?０１３重组大肠杆菌高密度发酵产甲羟戊酸动力学１２２１谢萌，徐鑫，咸漠，贺诗华（１．西安科技大学化学与化工学院，陕西西安，７１００５４；２．中国科学院生物基材料重点实验室青岛生物能源与过程研究所，山东青岛，２６６１０１）摘要：为提高甲羟戊酸产量，探究其发酵生产规律，以重组大肠杆菌ＹＪＭ１６为供试菌株，进行５Ｌ发酵罐匀速补料的高密度发酵实验，最终细胞产量达到５４?４８

2、ｇ／Ｌ，甲羟戊酸产量达到４０?４３ｇ／Ｌ，产率为２０?２％。然后根据Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程、ＬｕｅｄｅｋｉｎｇＰｉｒｅｔ方程和类似ＬｕｅｄｅｋｉｎｇＰｉｒｅｔ方程，拟合出重组大肠杆菌高密度发酵过程中菌体生长、甲羟戊酸合成、基质消耗的动力学模型及模型参数。结果表明，甲羟戊酸的合成与重组大肠杆菌的生长速率及２菌体积累量均有关。菌体生长、底物消耗模型和产物形成模型拟合度Ｒ分别达到了０?９３１９、０?９５７８和０?９７５１，可用于描述利用重组大肠杆菌高密度发酵生产甲羟戊酸过程。关键词：重组大肠杆菌；甲羟戊酸；高密度发酵；动力学模型中图分类号：ＴＱ２２５?１文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－３６７

3、８（２０１５）０６－００７０－０５ＨｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｍｅｖａｌｏｎａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ１２２１ＸＩＥＭｅｎｇ，ＸＵＸｉｎ，ＸＩＡＮＭｏ，ＨＥＳｈｉｈｕａ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ；２．ＱｉｎｇｄａｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｅｎｅｒｇｙａｎｄＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔ

4、ｏｒｙｏｆＢｉｏｂａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｅｖａｌｏｎａｔｅａｎｄｓｔｕｄｙｉｔｓｒｅｇｕｌａｒｐａｔｔｅｒｎｄｕｒｉｎｇｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｆｅｄ⁃ｂａｔｃｈｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｈｉｇｈｃｅｌｌｄｅｎｓｉｔｙｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｍｅｖａｌｏｎａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉＹＪＭ１６ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｄｒｙｃｅｌｌｗｅ

5、ｉｇｈｔｒｅａｃｈｅｄ５４?４８ｇ／Ｌ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｅｖａｌｏｎａｔｅｗａｓ４０?４３ｇ／Ｌａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄｗａｓ２０?２％．ＴｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＬｏｇｉｓｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｆｏｒｃｅｌｌｇｒｏｗｔｈ，ｔｈｅＬｕｅｄｅｋｉｎｇＰｉｒｅｔｅｑｕａｔｉｏｎｆｏｒｍｅｖａｌｏｎａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅＬｕｅｄｅｋｉｎｇ⁃Ｐｉｒｅｔ⁃ｌｉｋｅｅｑｕａｔｉｏｎｆｏｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｇｌｕｃｏｓｅａｓｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ｔｈｅｍｅｖａｌｏｎａｔｅｓｓｙｎｔｈｅｓｉｓｗａｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔ

6、ｈｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｏｆｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉａｎｄｔｈｅｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｂａｃｔｅｒｉａ．ＴｈｅｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｏｆｍｅｖａｌｏｎａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉｃｏｕｌｄｂｅｗｅｌｌｅｘｐｒｅｓｓｅｄｂｙ２ｔｈｅｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅｇｏｏｄｎｅｓｓ⁃ｏｆ⁃ｆｉｔｓｃｏｒｅｓＲｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅ０?９３１９，０?９５７８ａｎｄ０?９７５１，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ；ｍｅ

7、ｖａｌｏｎａｔｅ；ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌ甲羟戊酸（３，５二羟基３甲基戊酸）是生物合成甾醇、萜类、类异戊二烯的重要中间体，在食品［１］［２－３］体内生成异戊烯焦磷酸（ＩＰＰ）的中间代谢产物，是及化工行业有重要用途。Ｙａｎｇ等通过对大收稿日期：２０１４－１０－１５基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１３ＡＡ０５０７０３）；青岛市基础研究项目（１２１４９（３）ｊｃｈ）作者简介：谢萌（