微生物转化法产γ氨基丁酸

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1、江南大学硕士学位论文微生物转化法产γ-氨基丁酸姓名：杨帆申请学位级别：硕士专业：生物化工指导教师：徐岩;李江华20080601摘要1，．氨基丁酸“．aminobutyricacid，简称GABA)是一种天然存在的、非蛋白质氨基酸。在哺乳动物脑和脊髓中具有多种功效，在中枢神经系统中作为抑制性神经递质起作用，所以GABA是一种很好的医疗药物及保健品的原料，同时对畜禽具有抗热应激、促进生长等作用。本论文以一株具有高活性谷氨酸脱羧酶的大肠杆菌(ASl．505)为出发菌株，以谷氨酸为底物转化生成GABA。本论文以高产量、高产率、高生产强度为

2、目标，采用一系列可行性方案来提高GABA产量，研究的主要内容如下：1．利用大肠杆菌ASl．505进行液态培养生产谷氨酸脱羧酶并优化培养基及培养条件，考察了碳源、氮源、复合营养物质、初始pH、装液量及培养时间对酶活的影响，确定最佳产酶培养基组成为：葡萄糖1．O％，蛋白胨3．0％，氯化钠0．3％，磷酸氢二钾0．1％，硫酸镁0．02％，L．谷氨酸0．01％，玉米浆1．5％，生物素30“g·L～，麸皮4％。在此基础上，设计培养条件的优化实验，实验结果表明最适培养条件为：250mL三角瓶装液量25mL，37℃，初始pH7．0，培养20哒到产

3、酶高峰，产酶活力可达1290U·mLd培养液。2．通过对大肠杆菌将谷氨酸转化成GABA阶段的温度、pH、缓冲体系、菌体浓度、底物添加浓度和菌体回用次数等条件进行了优化，得到最适转化条件：最适温度为37℃，最适pH为4．6，最适缓冲体系磷酸氢二钠．柠檬酸缓冲液，菌体浓度为培养液体积比转化液体积为2：1，最适底物添加浓度O．3tool·L‘1和菌体回用次数三次以内。3．对能够产生谷氨酸脱羧酶的大肠杆菌利用恒化培养技术进行了动力学的研究，建立了较为合理的恒化培养系统。以葡萄糖为限制底物时，假设大肠杆菌的生长符合Monod方程，估算得最大

4、比生长速率gmx=O．543h-1，饱和常数Ks=0．102g'L一。最佳稀释率Dm=0．4511"1。大肠杆菌培养时菌体最大转化率‰=0．434g．91。茵体和产物的最大产率分别为1．785g·(L·h)叱和119．34U·(L·h·mL)一。4．在5L罐上，考察了不同pH值、不同通气量、不同搅拌转数和流加策略对培养过程和转化的影响，当pH值控制在7．0时，通气量为1．5vvnl，搅拌速率600rpm，培养基中的葡萄糖总浓度为30．83g·L～，初始葡萄糖浓度为10．7g·L～，剩下的葡萄糖作为流加液在培养2h后开始恒速流加，流

5、加5h结束，培养11h后生物量达到最大值约18．1g·L～，加入88．2g·L‘1L．谷氨酸转化16h得到60g·L—GABA，转化率100％。关键词：Y．氨基丁酸，大肠杆菌，培养优化，转化优化，流加策略，恒化培养Abstract7-arninobutyricacid(GABA)iSanon．proteinaminoacidthatiSwidelydistributedinnature．GABAinthebrainandspinalcordofmammalswithavarietyofeffectsinthecentralnerv

6、oussystemasinhibitoryneurotransmitterfunction，GABAisagoodmedicaldrugsandrawmaterialsforhealthcare．GABAplayedapoultryheatstressandgrowth·promotingeffect．Inthispaper,theEcoli(AS1．505)whichhashi．ghactivityofglutamatedecarboxylaseastheoriginalitystrain．Thestraintransforil

7、lL．glutamicacidaSsubstratetoGABA．Aseriesofschemewereusedinordretoachievehi．ghyield，hi曲concentrationandhighproductivityofGABAproduction．即1emainelementsofthisthesisareaSfollows：1．CompositionsofculturemediumandcultureconditionswerestudiedtoimprovequantityofGlutamicacidde

8、carboxylase(GAD)producedbyAS1．505liquidculture．TheoptimizedmediumandconditionswereaSfollows：glucose1．0％，tryptone3．O％，NaClO．3