ε-聚赖氨酸高产菌株的选育
- 格式:pdf
- 大小:259.08 KB
- 文档页数:4
ε-聚赖氨酸菌种筛选及发酵工艺的研究的开题报告
题目:ε-聚赖氨酸菌种筛选及发酵工艺的研究
一、研究背景
ε-聚赖氨酸是一种重要的生物高分子,具有很高的营养价值和生物医学应用价值。
ε-聚赖氨酸在食品、医药和化工等领域有广泛的应用,如可生产生物医用材料、食品
添加剂、保健食品和生产聚合物、润滑剂等。
目前,发酵法是ε-聚赖氨酸生产的主要
方式,其中微生物发酵获得了广泛应用。
二、研究目的
本研究旨在筛选出ε-聚赖氨酸生产效率高的菌株,并优化菌种的发酵工艺,提高生产效率和产量,为ε-聚赖氨酸的产业化生产提供技术支持。
三、研究内容
1.菌种的筛选与鉴定
通过筛选菌库中的ε-聚赖氨酸菌株,并利用分子生物学技术进行物种鉴定。
2. 静态和摇瓶发酵工艺的优化
通过单因素试验和正交试验等方法,对菌种进行发酵工艺的优化。
3. 给料和产物的分析
对发酵过程中的给料和产物进行分析,了解发酵过程中的关键参数及影响因素。
四、研究方法
1. 菌种的筛选与鉴定
从已有的菌库中筛选ε-聚赖氨酸菌株,利用16S rDNA基因测序技术进行生物鉴定
2. 静态和摇瓶发酵工艺的优化
利用单因素试验和正交试验等方法,研究不同因素对ε-聚赖氨酸的产生效率和产量的影响。
3. 给料和产物的分析
对不同阶段发酵过程中的发酵液进行样品收集,并采用HPLC等方法对产物进行分离和测定。
五、研究意义
本研究将为优化ε-聚赖氨酸发酵工艺提供技术支持,同时为ε-聚赖氨酸的产业化生产提供技术保障,有助于推动我国ε-聚赖氨酸生产技术的发展。
赖氨酸高产菌株的选育[摘要]:赖氨酸作为一种重要的饲料用氨基酸,需求量一直在不断增长。
传统的赖氨酸生产菌株都是多年来是经过多轮随机突变和筛选得到,而近年来随着基因重组技术的发展及对生物代谢过程的了解,人们已经能够通过基因重组技术,改变代谢途径,提高赖氨酸产量。
目前有不少成功将野生菌株改造为高产菌株的案例,他们都可以作为合理设计代谢途径并结合各种组学进行微生物代谢途径改造的基础。
本文主要描述通过代谢途径改造并结合高通量筛选技术,快速得到赖氨酸高产菌株的方法。
[关键词]:赖氨酸菌种选育基因改造高通量筛选中图分类号:x-1 文献标识码:x 文章编号:1009-914x (2012)12- 0052 -03l-赖氨酸作为人体和动物所必需的氨基酸之一,被广泛用于饲料、添加剂、食品强化剂和医药产品等方面。
随着l-赖氨酸的需求量急剧增加,l-赖氨酸的生产开发需要进一步的研究,而选育出优良菌种是其技术的关键。
在正常生理条件下,微生物依靠其代谢调节系统,趋向于快速生长和繁殖。
但发酵工业需要培养微生物使其积累大量赖氨酸。
所以要采取种种措施打破微生物的正常代谢,积累更多的赖氨酸。
菌种选育的目的是改良菌种的特性,使其符合工业生产的要求。
一个合适的赖氨酸高产菌株应该具备以下几点:能在廉价原料制成的培养基上迅速生长,生成的目的产物产量高、易于回收;生长速度和反应速度较快,发酵周期较短;培养条件易于控制;抗噬菌体及杂菌污染的能力强;菌种不易变异退化;对放大设备的适应性强;菌种不是病原菌,不产生有害的生物活性物质和毒素。
在菌种选育中,若采用传统的诱变育种或杂交育种[1,2],微生物可遗传的特性发生变化称变异,是微生物产生变种的根源,也是育种的基础。
自然突变是指在自然条件下出现的基因变化。
但自发突变的频率较低,往往不能符合工业生产的要求。
因此要利用诱变剂提高菌种的突变频率。
虽然人工诱变能提高突变频率和扩大变异谱,速度快,方法简便,但是由于基因突变为随机突变,必须与大规模的筛选工作相配合,因此会消耗大量的人力物力进行筛选;原生质体融合技术可以使一些未发现有转化、转导和结合等现象的原核生物之间,以及微生物不同种、属、科甚至更远缘的微生物细胞进行融合,得到新物种。
ε-聚赖氨酸产生菌的筛选、育种及发酵研究ε-聚赖氨酸(ε-poly-Lysine,ε-PL)是少数链霉菌将L-赖氨酸单体通过α-COOH与ε-NH<sub>2</sub>脱水缩合而成的一种氨基酸同聚物,聚合度为25-35。
由于其抑菌谱广、效价高、安全无毒,再配合其水溶性好、作用pH广、热稳定强等特点,ε-PL已被广泛用作食品防腐剂。
此外,ε-PL还被用于食疗剂、药物载体、基因芯片、电子材料等领域。
因此,其应用价值及市场前景是非常广阔的。
本论文首先从土壤中筛选获得了五种野生型的ε-PL产生菌;其次利用传统诱变方法及新兴的Genome Shuffling技术对这些野生菌株进行育种改造,以提升其ε-PL发酵水平;然后对获得的高产菌株进行了种间随机的原生质体融合,将其优良性状集中于同一个细胞内,进一步提升了ε-PL的产量;最后对种间融合获得的高产杂合子产ε-PL 进行了强化,包括Genome Shuffling、培养基优化及发酵工艺优化,最终使其ε-PL产量达到了国内领先水平。
具体研究内容如下:(1)从土壤中筛选放线菌时,为了有效抑制杂菌(细菌、霉菌)的生长,在分离培养基中添加了复合抑制剂:重铬酸钾30mg/L、青霉素2mg/L、氟哌酸3mg/L、制霉菌素80mg/L;对ε-PL 产生菌的筛选方法做了改进,利用“双层琼脂法”代替“直接添加美蓝”法,将“菌落生长”与“排斥美蓝显色”分成了两个阶段,能够有效避免美蓝对微生物的毒害,提高了筛选效率;利用该法从土壤中筛选获得了ε-PL产生菌42株,其中至少有白色链霉菌S. albulus、禾粟链霉菌S. graminearus、吸水链霉菌S. hygroscopicus、灰褐链霉菌S. griseofuscus、稠李链霉菌S. padanus等五种菌株,其中后四种菌株在ε-PL产生菌中未见报道。
(2)采用紫外线(UV)与亚硝基胍(NTG)对五种ε-PL产生菌进行诱变。
ε-聚赖氨酸高产菌株选育及分批发酵的研究
陈玮玮;朱宏阳;徐虹
【期刊名称】《工业微生物》
【年(卷),期】2007(37)2
【摘要】以北里孢菌(Kitasatospora sp.)PL6-3为出发菌株,经硫酸二乙酯诱变,获得遗传性能稳定的AECr突变株MY5-36.MY5-36摇瓶发酵产ε-聚赖氨酸达1.17 g/L,是出发株PL6-3的3倍;5 L发酵罐批式发酵产酸达7.72 g/L,较出发菌株提高了7倍以上.与PL6-3相比,MY5-36菌株形态发生了很大变化,菌丝和孢子颜色都发生了改变.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】陈玮玮;朱宏阳;徐虹
【作者单位】南京工业大学制药与生命科学学院,南京,210009;南京工业大学制药与生命科学学院,南京,210009;南京工业大学制药与生命科学学院,南京,210009【正文语种】中文
【中图分类】TS2
【相关文献】
1.产ε-聚赖氨酸菌补料分批发酵工艺的研究 [J], 谢彪;唐晓芳;李镇江;杨志刚;陈刚;郑君;杨晓琴;江源钢;叶莉
2.碳源和氮源流加方式对ε-聚赖氨酸补料-分批发酵过程的影响 [J], 陈旭升;董难;毛忠贵
3.白色链霉菌分批发酵ε-聚赖氨酸的动力学分析 [J], 钟成;李文杰;贾士儒;范宝庆;
王国良;郑竹琳
4.类球红细菌辅酶Q10高产菌株选育及发酵工艺研究 [J], 丁亚莲; 李春玲; 牛春; 张萍
5.酿造虾头虾壳功能性调味料用高产菌株选育研究 [J], 王常高;杜馨;林建国;赵泽鑫;蔡俊
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
天然防腐剂ε-聚赖氨酸对不同微生物的抑菌效果与使用方法常见的天然防腐剂有大豆碱性多肽、壳聚糖、纳他霉素、ε-聚赖氨酸等。
ε-聚赖氨酸作为一种新型的天然抑菌剂已经被广泛应用于食品保藏。
ε-聚赖氨酸又称25~30个赖氨酸残基的阳离子均聚物,分子量约为5000 kDa,由链霉菌好氧发酵产生。
ε-聚赖氨酸为淡黄色粉末,是一种食品添加剂,具有水溶性、食用性、对人体无毒、高温稳定、生物降解性好等特点,可以承受一般食品加工中的热处理,被FDA批准为公认的安全(GRAS)剂。
早在2003年,ε-聚赖氨酸就被FDA批准应用于食品保藏,并逐渐在美国、韩国和日本得到广泛的应用。
我国也于2014年将ε-聚赖氨酸纳入食品添加剂使用范畴,具有广泛的应用前景。
1、ε-聚赖氨酸对不同微生物的抑菌机制和浓度比较白森萌[1]通过对各菌种抑菌情况分析,ε-聚赖氨酸的抑菌效果与自身浓度和目标菌种的结构有关。
在对酿酒酵母作用时,500μg/mL的ε-聚赖氨酸可使酵母细胞死亡;而在对大肠杆菌作用时,150μg/mL的ε-聚赖氨酸即可使大肠杆菌内外膜发生破损,细胞完整性被破坏。
在对革兰氏阳性菌如枯草芽孢杆菌和李斯特菌作用时其效果并不明显。
单独的ε-聚赖氨酸对枯草芽孢杆菌作用仅会使细胞轻微受损,只有在ε-聚赖氨酸与乳酸链球菌素联合使用时才能破坏细胞结构。
相关研究推测,ε-聚赖氨酸对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抑菌作用有明显的差距,原因是阴性菌的膜表面主要是脂多糖和磷脂,无大量的肽聚糖,所以其机械强度较小;并且ε-聚赖氨酸作为聚阳离子抑菌肽可以与阴性菌表面的二价钙镁离子竞争阴离子活性位点,从而破坏细胞膜结构,更容易进入到细胞内部。
革兰氏阳性菌膜表面有较厚的肽聚糖层,细胞的机械强度较高,并且没有较多的阴离子结合位点,使得ε-聚赖氨酸对阳性菌的抑菌效果不够明显。
虽然ε-聚赖氨酸对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抑菌效果有明显的区别,但近年来的研究依然致力于寻找可以使ε-聚赖氨酸对阳性菌及阴性菌均产生抑制作用的方法。
ε-聚赖氨酸产生菌的育种、发酵及高产机制的初步生理解析ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是一种由25-35个L-赖氨酸单体通过α-COOH和ε-NH<sub>2</sub>脱水缩合而成的天然高分子聚合物。
由于其易溶于水、对热稳定、可被生物降解、抑菌谱广泛、安全性高和临床疗效良好等优点,ε-PL被作为食品防腐剂、药物载体、食疗剂、乳化剂和水凝胶等在日本、韩国、美国和中国等国家广泛应用。
本文以Streptomyces sp.G67为出发菌株,首先利用多轮复合诱变、基因组重排结合核糖体工程,依次筛选出了的单重和多重抗性突变株菌,大幅提高了ε-PL摇瓶产量,并从生理角度解释了高产机制。
随后,构建并比较了高产菌与原始菌的ε-PL合成代谢途径,进一步分析了高产机制。
最终建立了一种具有工业化应用潜力的酸性pH冲击-溶氧调控策略(PS-PAD),并考察了该策略在5 L补料-分批发酵过程中引起的生理变化。
具体研究内容如下:(1)紫外(UV)、常温常压等离子体(ARTP)和甲基磺酸乙酯(EMS)诱变三种方法中,ARTP和EMS的诱变效果明显好于UV诱变,因此选择这两种方法对G67进行复合诱变。
六种作用于核糖体的抗生素中,只有与核糖体工程相关的链霉素、庆大霉素和利福霉素抗性能提高ε-PL产量,其中链霉素抗性(Str<sup>r</sup>)菌ε-PL 产量提高幅度最大,故选择链霉素作为复合诱变的抗性标记。
经过3轮“复合诱变+Str<sup>r</sup>”筛选,获得了单重抗性高产菌GS-1,摇瓶产量由1.9 g·L<sup>-1</sup>提高到2.81 g·L<sup>-1</sup>,提高了47.9%。
扩增片段长度多态性(AFLP)分析表明“复合诱变+Str<sup>r</sup>”的育种方法能增加突变株的基因多态性,促使其ε-PL产量的快速提高。
ε-聚赖氨酸产生菌的筛选、鉴定及发酵的研究的开题报告题目:ε-聚赖氨酸产生菌的筛选、鉴定及发酵的研究一、研究背景及意义:ε-聚赖氨酸是一种由赖氨酸经过脲键结合而形成的线性多肽,具有重要的生物学功能和潜在的应用价值。
目前已被广泛应用于食品、医药和化妆品等领域,如保湿剂、抗衰老剂、抗氧化剂等。
大多数ε-聚赖氨酸的生产都是通过化学合成或基因工程技术实现,但这些方法都存在成本高、工艺复杂、环境污染等缺点。
因此,寻找高效、环保、低成本的生物法生产ε-聚赖氨酸具有重要的意义。
目前,国内外对ε-聚赖氨酸的生产研究主要集中在微生物发酵生产方面,其中以产生ε-聚赖氨酸能力强的菌株筛选和鉴定研究为突破口,是生物法生产ε-聚赖氨酸的关键。
因此,本研究旨在从自然界环境中筛选产ε-聚赖氨酸的微生物菌株,通过对所选菌株的鉴定和发酵优化,达到提高ε-聚赖氨酸产量的目的,为生物法生产ε-聚赖氨酸提供理论和实践基础。
二、研究内容和技术路线:1. 产ε-聚赖氨酸菌株的筛选:从土壤、淡水、海水及其他自然环境中分离出具有ε-聚赖氨酸产生能力的微生物菌株。
2. 菌株鉴定和优选:通过形态学、生理生化及分子生物学等方法对所选菌株进行鉴定,然后通过单因素和正交试验等方法优化菌株的生长条件,包括培养基的成分、培养条件等,提高ε-聚赖氨酸的产量。
3. 发酵过程优化:借鉴已有的ε-聚赖氨酸发酵研究,以产量为指标,优化发酵条件,如温度、pH、发酵时间等。
4. ε-聚赖氨酸纯化和鉴定:采用适当的纯化工艺将发酵产生的ε-聚赖氨酸提纯,通过质谱、核磁共振等技术手段对纯品进行鉴定,验证其结构和纯度。
5. 产品分析和评价:对纯化的ε-聚赖氨酸产品进行组成分析、形态学观察、生物学活性测定等分析,评估其应用价值和市场潜力。
三、预期研究成果:1. 筛选到具有优良ε-聚赖氨酸产生能力的微生物菌株。
2. 鉴定该菌株,并成功优化培养条件和发酵条件,提高ε-聚赖氨酸的产量。
土壤中产ε-聚赖氨酸菌株的筛选、发酵及其发酵产物提取土壤中产ε-聚赖氨酸菌株的筛选、发酵及其发酵产物提取随着人们对生物活性物质的关注不断增加,寻找新型抗氧化剂和功能性食品成分的研究也日益重要。
在这个背景下,产ε-聚赖氨酸的菌株成为了研究的热点之一。
本文将介绍土壤中产ε-聚赖氨酸菌株的筛选、发酵以及ε-聚赖氨酸的提取过程。
土壤作为微生物的自然生长环境,具有丰富的菌种资源。
因此,从土壤中筛选出产ε-聚赖氨酸的菌株,成为了研究的首要任务之一。
筛选菌株的方法一般包括土壤样品的采集、菌种的分离、单菌培养等步骤。
首先,我们需要采集一些土壤样品,可以选择不同的地点和季节,以尽可能多地获取不同类型的菌株。
接下来,将土壤样品分离出的微生物菌株通过传统的分离方法,如稀释涂布法、平板和液体培养等,得到纯化的菌株。
最后,将纯化的菌株进行单菌培养,在不同培养基中进行初始筛选。
在得到产ε-聚赖氨酸的菌株后,接下来的工作是优化其发酵条件。
发酵条件的优化包括发酵培养基的选择、发酵的温度、pH值和发酵时间等。
首先,我们需要选择适合菌株生长和产ε-聚赖氨酸的培养基,如含有丰富氮源和碳源的培养基。
其次,通过控制发酵的温度和pH值,可以提高ε-聚赖氨酸的产量。
最后,在确定最佳发酵条件后,我们可以将菌株大规模培养,以提高产量和纯度。
接下来是ε-聚赖氨酸的提取。
提取ε-聚赖氨酸的方法有多种,常用的方法包括化学提取和生物酶解提取。
其中,化学提取可以使用酸碱法、有机溶剂法等。
在生物酶解提取中,可以使用蛋白酶、胰蛋白酶等酶类进行酶解反应。
提取后的ε-聚赖氨酸可以通过纯化技术,如胶体过滤、醇沉淀等方法来获得纯度较高的产品。
总之,从土壤中筛选出产ε-聚赖氨酸的菌株,并优化其发酵条件,最后通过提取方法得到产品,是研究ε-聚赖氨酸的重要步骤。
通过对ε-聚赖氨酸的研究,有望为开发新型抗氧化剂和功能性食品成分提供新的途径和理论基础。
然而,需要注意的是,在进行研究过程中,要重视生物安全问题,并遵守相关的法律和规定综上所述,从土壤中筛选出产ε-聚赖氨酸的菌株,并进行发酵条件的优化以及提取纯化工艺是研究ε-聚赖氨酸的关键步骤。
ε-聚赖氨酸产生菌的诱变选育
孙湘婷;王力;王岩;陈少欣
【期刊名称】《赣南医学院学报》
【年(卷),期】2010(030)003
【摘要】目的:通过各种诱变方法,获得一株ε-聚赖氨酸高产菌株.方法:以S.albulus KCTC 9669为出发菌株,经紫外(UV)、硫酸二甲酯(DMS)、硫酸二乙酯(DES)、亚硝基胍(NTG)的逐级诱变选育,最终获得一株稳定的高产突变株.结果:获得一株稳定高产的突变株N31-69,其摇瓶发酵产量为1.314 g/L,比S. albulus KCTC 9669自然分离获得的诱变出发菌株SIPI-1产量提高11.8倍.结论:通过多种物理化学诱变,最终获得一株稳定的ε-聚赖氨酸高产菌株N31-69,为今后ε-聚赖氨酸产业化打下基础.
【总页数】4页(P356-359)
【作者】孙湘婷;王力;王岩;陈少欣
【作者单位】赣南医学院基础学院,江西,赣州,341000;赣南医学院基础学院,江西,赣州,341000;上海医药工业研究院,上海,200400;上海医药工业研究院,上海,200400【正文语种】中文
【中图分类】S335
【相关文献】
1.诱变选育ε-聚赖氨酸产生菌突变株 [J], 张海涛;李燕;欧杰;蔡冰莹
2.产ε-聚赖氨酸白色链霉菌复合诱变选育研究 [J], 李双双;吴振强;吴清平;莫树平
3.ε-聚赖氨酸高产菌株的诱变选育 [J], 谭之磊;王甜;宋帅;陈立业;贾士儒
4.大剂量紫外诱变选育ε-聚赖氨酸高产菌 [J], 张超;王正刚;段作营;毛忠贵
5.ARTP-DES连续诱变选育高产ε-聚赖氨酸突变株 [J], 席志文;黄林娜;翟一畅;惠丰立
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高产ε-聚赖氨酸白色链霉菌的诱变育种与发酵优化的开题报告摘要:高产ε-聚赖氨酸白色链霉菌是一种重要的产生天然聚合物的微生物。
为了提高其生产效率,我们将利用化学和物理方法对该菌株进行诱变。
通过筛选和鉴定,最终获得高产ε-聚赖氨酸白色链霉菌菌株,其ε-聚赖氨酸产量明显提高。
同时,我们还对其发酵过程进行了优化,通过改变培养基成分、培养条件等因素,最终成功实现了大规模生产。
本文详细介绍了诱变育种和发酵过程的实验设计、方法与结果,并对该菌株的工业应用前景进行了讨论。
关键词:ε-聚赖氨酸;白色链霉菌;诱变育种;发酵优化;工业应用1. 研究背景ε-聚赖氨酸是一种生物可降解的高分子材料,具有广泛的应用前景。
而产生ε-聚赖氨酸的微生物主要包括白色链霉菌、嗜酸杆菌等。
然而,由于生产效率低、生产成本高等因素的限制,其应用还受到了一定的限制。
因此,开展ε-聚赖氨酸产生菌的诱变育种和发酵优化工作,将对其工业化应用具有重要意义。
2. 研究内容与方法本研究将利用化学诱变和物理诱变方法对白色链霉菌进行育种,筛选出高产ε-聚赖氨酸的菌株。
具体实验步骤如下:(1)化学诱变:将白色链霉菌分别暴露在氮芥、亚硝基脲等化学试剂中,筛选出ε-聚赖氨酸高产的菌株。
(2)物理诱变:将白色链霉菌暴露在紫外线、离子束等物理因素中,筛选出ε-聚赖氨酸高产的菌株。
(3)对菌株进行鉴定,并对ε-聚赖氨酸产量进行测试。
(4)对高产菌株的发酵过程进行优化,包括改变培养基成分、改变培养条件等因素。
3. 预期结果与意义通过诱变育种和发酵过程的优化,我们将获得ε-聚赖氨酸高产的白色链霉菌菌株,并可实现大规模生产。
这将为ε-聚赖氨酸的工业化应用提供一定的技术基础和经济效益。
同时,研究还将为其他类似生物材料的生产提供借鉴和参考。