第10卷第5期 2010年10月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
Vol.10 No.5 Oct.2010
Actinobaci//ussuccinogenesNJ113产丁二酸过程中的底物抑制
方晓江，李建，郑晓宇，奚永兰，张敏，张煜，陈可泉，韦萍，姜眠
(南京工业大学生物与制药工程学院，材料化学工程国家重点实验室，江苏南京210009)
摘要：研究了分批发醇条件下以葡萄糖作为底物对产现珀酸放线杆菌ActinobacillussuccinogeneNJ113发醇产丁二酸的影响，针对底物抑制现象，采用变速补料控制发酵罐中葡萄耕浓度的补料分批发酵方式.结果表明，发酵过程中将葡萄糖浓度控制在0~10g/L，以Na;CO,作为pH调节剂，经26h厌氧发酵，消耗60g/L翻毒糖，能积累45.27g/L 丁二酸，得率达75.45%，生产强度为1.74g/(L-h)，比初始衡得糖浓度为60g/L的分批发酵周期缩短了18.75%，主产物丁二酸的得率和生产强度分别提高了5.44%和31.82%，副产物甲酸产量有所减少，面乙酸产量有所增加。通过代谢网络中相关酶的酶活分析，解析了补料过程中主副产物的分布
关键词：丁二酸：底物抑制：补料分批发酵；Actinobacillus succinogenesNJ113
文章编号：1009606X(2010)05-097605
中图分类号：TQ921 1前言
文献标识码：A
2材料与方法
丁二酸是一种重要的化工产品，作为一种平台化合物具有相当广泛的用途，但以石化法生产丁二酸具有高污染和高能耗等缺点，近年来利用生物法制备丁二酸成为研究的热点，美国能源部的报告将丁二酸列为未来 12种最有潜力的生物基大宗化学品中的第一位(2]，目前发酵产丁二酸的菌种主要有Actinobacillussuccinogenes， Mannheimiasucciniciproducens,Anaerobiospirillum
succiniciproducens,
Corynebacterium
glutamicum
RecombinantE.coli等[3]，其中A.succinogenes能高效利用多种碳源如葡萄糖、木糖、果糖、阿拉伯糖等作为发酵底物.文献l4i报道的A.succinogenesFZ53产丁二酸的最高浓度为110g/L，是野生菌中最高的，其同时对葡萄糖有较高的得率与生产强度.因此A.succinogenes是十分具有工业化前景的菌种.A.succinogenes虽能耐受较高的底物浓度，但关于其底物抑制作用的相关报道较少且仅集中在对底物的耐受性与产丁二酸能力方面[5.], 发酵过程中A.succinogenes除主产丁二酸外，同时也有副产物如甲酸、乙酸产生，为进一步提高丁二酸的生产效率、研究底物与产物间的关系，本研究以从牛瘤胃中筛选并经诱变得到的A4.succinogenesNJ113作为研究菌株，以葡翻糖为底物，在不同初始葡萄糖浓度下对菌体生长及产酸能力进行了考察，提出控制糖浓度的补料分批发酵策略来解除底物的抑制作用，并结合代谢网络中相关酶的酶活研究了代谢产物的分布.
2.1材料
2.1.1实验菌株
Actinobacillus
succinogenes
NJ113(CGMCC
No.11716)，南京工业大学生物与制药工程学院实验室
分离并保存。 2.1.2培养基
种子培养基(g/L)：葡萄糖10(分消)，酵母膏5， NaHCO, 10, NaH,PO-2H;O 9.6, K,HPO4-3H2O 15.5. pH 7.0.121℃灭菌15min.
发醇培养基(g/L)：葡萄糖10~120(分消)，酵母膏 10，富马酸二钠1,KHzPO43,MgCl2-6H,O0.3,CaClz0.3,
NaCI1.pH7.0,121℃灭菌15min 2.2主要实验设备与分析仪器
BIOFLO1103L发酵罐(美国NBS公司)，BT50-1J 蟠动泵(保定兰格公司)，SBA-40C测糖仪(山东省科学院生物研究所)，U3000高效液相色谱仪(美国戴安公司)， MD190酶标仪(美国MolecularDevices公司)，752S紫
外-可见分光光度计(上海校光公司). 2.3培养方法
2.3.1种子培养方法
冻存于-70℃冰箱的菌种接种到37℃厌氧培养箱平板上，活化培养24h，转接到种子培养基中，37℃下
200r/min培养10~12h作为种子液 2.3.2分批发酵
收稿日期：2010-0708，修图日期：201009-20
基金项目：国家自然科学基金资助项日(编号：21076105)：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项月(编号：2009CB724701)：材料化学工程国家重
点实验室基金资助项目；江苏省“青蓝工程”基金资助项目；江苏省“六大人才高峰"基金资助项日(编号：06-A-047)
作者第介：方晓江(1985-)，男，江苏省无锡市人，硕士研究生，生物化工专业：姜概，通讯联系人，Tel:025-83172062,E-mail:bioengine@njut.edu.en 万方数据