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微生物谷氨酰胺转胺酶发酵条件的优化

庄晓辉  
【摘要】:微生物谷氨酰胺转胺酶(蛋白质-谷胺酸-γ谷胺酰胺转移酶,EC2.3.2.13,简称MTG)能催化蛋白质分子内或蛋白质分子间的交联,从而改变各种蛋白质的功能性质,在食品、化妆品、制药等工业领域具有广阔的应用前景。研究微生物发酵法生产MTG的历史较短,因此还存在多方面的问题。解决这些问题包括选择较适宜的基质,优化MTG发酵生产的各种培养条件,找出影响微生物合成MTG的关键因素等,以提高MTG的发酵水平,为实现MTG的工业化生产奠定良好的基础。 本文以实验室保藏的链霉菌HS-1为生产菌株,以提高酶活为主要研究目标,以摇瓶发酵为主,主要研究的内容有:(1) 发酵培养基成分对MTG摇瓶发酵的影响;(2) 人造沸石对产MTG的影响及提高产MTG酶活机理的探讨;(3) 发酵条件的优化及10升罐的小试实验。通过以上研究得到如下结果: 1.通过对不同氮源对酶活的影响研究,以高压水解所得豆饼粉水解物为有机氮源有利于酶活的提高,酶活为3.86u/mL;合适的水解条件是:2mol/L的盐酸,水解1h,固液比为1:3,所得豆饼粉水解物发酵酶活最高为5.17u/mL;其最适的添加量为2.5%;硫酸铵的最适添加量为0.3%;甘油是链霉菌(Streptomyces sp.)HS-1发酵生产MTG的最适碳源,酶活为6.82u/mL;在培养基中添加豆油和菜籽油不利于酶活的提高。通过L_9(3~4)正交实验,最终得到各因素对谷氨酰胺转胺酶酶活的影响顺序为:豆饼粉水解物酵母浸膏甘油硫酸铵。响应面分析方法对配方进行进一步优化,确定培养基最佳配方为:豆饼粉水解物2.4%,甘油2.4%,酵母浸膏0.5%,硫酸铵为0.3%。摇瓶发酵的酶活为:7.12u/mL。 2.流加硫酸铵,MTG酶活及生物量和对照初始加入硫酸铵相比有所下降。培养基加入1%人造沸石,可显著提高MTG酶活。通过研究人造沸石对发酵过程中MTG酶活、铵离子代谢、菌体生长、碳源代谢的影响,初步证实了解除铵离子对产MTG酶的阻遏可能是人造沸石提高酶活的原因。 3.通过研究种龄和接种量对发酵酶活的影响得出的结果为:最佳种龄为32h,


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