第11卷第6期 2011年12月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
基于光滑球拟酵母环境适应性的丙酮酸中试条件优化
杨松鑫，王蒙，汪军，刘立明，陈坚
VoL11 No.6 Dec. 2011
(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，工业生物技术教育部重点实验室，糖化学与生物技术教育部重点实验室，江苏无锡214122) 摘要：在对比研究3和30L规模发醇罐中T.glabrata生产丙酮酸性能的基础上，在30L发醇罐中系统优化并研究了氨源、维生素水平及溶氧水平对Tglabrata生产丙酮酸的影响.结果表明，以7g/L尿紫作为唯一氮源能促进菌体生长，加快葡萄糖消耗和丙酮酸积累；将硫胺素水平由15μg/L提高至18μg/L，菌体干重提高12.5%，生产强度提高 21.2%将通气量调节至2.0L/min时使丙耐酸产量、得率与生产强度分别提高32.8%，11.7%和59%.优化结果在30L 发酵罐中得到验证，丙酮酸产量、得率和生产强度分别为84.2g/L,0.72g/g与1.40g/(L-h)，比优化前分别提高21.3%, 13.2%和12.9%
关键调：光滑球拟醇母；环境适应性；丙酮酸：发醇优化
文章编号：1009-606X(2011)06-104406
中国分类号：TQ921 1前言
文献标识码：A
so
作为一种重要的有机酸，丙酮酸广泛应用于生物化工、制药和食品等工业领域2]，在众多丙酮酸生产方法中，微生物发酵法因成本低廉、产品质量高、反应条件温和及对环境友好等诸多优势而成为目前广泛使用的方法3，近年来，国内外研究者通过选育高产菌株、调控生理功能等策略进一步提高发酵法生产丙酮酸的经济效能，然而，影响丙酮酸经济效能的最关键因素是生产菌株的环境适应性，工业微生物的环境适应性是指微生物为了体现其工作效率而对外界环境的需求性，是在不同环境条件下微生物细胞维持进而提高其工作效率的关键，由营养、物理化学环境共同决定，研究(4-6)表明，在实验室规模反应器中良好的发酵表现，即使按等体积液体的搅拌消耗功率、搅拌雷诺准数、溶氧系数、搅拌桨末端线速度等依据比拟放大，也很难在更大规模的反应器中实现，根本原因在于工业微生物在不同反应器中需要不同的营养环境适应条件，因此，在不同规模的生物反应器中，为了工业微生物发挥其最大生产潜能，需调整相应的营养与环境条件，以满足其发挥最大潜能时的环境适应性，
TorulopsisglabrataCCTCCM202019是-种四重维生素营养缺陷型菌株，能在胞外大量积累丙酮酸17（图 1).本课题组在前期研究(3-10)中，在掘瓶和实验室规模发酵罐(5,7，10L)中对T.glabrata发酵生产丙酮酸的营养与环境条件进行了系统研究，在筛选获得一株以 NHCI为唯一氮源生长并积累大量丙酮酸的突变株T.
Lactate
NAD B
Ethanol
NAD+
HOYN
+
Pyruvate
iv +
@ NA
Acetyl-CoA
Oxaloacctate
Citrate
TCACycle
+Amino acid
I. Pyruvate decarboxylase (PDC)II. Transaminase
IV. Pyruvate dehydrogenas complex (PDH)
IIL. Pyruvate carboxylase (PC)
B1.Thiamine
B6. Pyridoxine
NA. Nacotinic
Bio.Biotin
图1光滑球拟酵母合成丙酸代谢图 Fig.1 Metabolic pathway of pyruvate in
T.glabrataCCTCCM202019
glabrataWSH-IP303的基础上，通过单因素或正交实验确定了高产丙酮酸的最适葡萄糖浓度、氮源供给方式、候氢氨比、维生素浓度、溶氧等条件，并将研究结果直接放大至300L规模上，结果表明，发酵培养64h后丙酮酸产量与产率分别达到58.4g/L和0.562g/g本工作在 3和30L发酵罐中对比研究同一营养环境条件下工 glabrata生产性能的基础上，以丙副酸的高产量、高产率和高生产强度相对统一为表征T.glabrata生产性能的指标]，进一步在30L规模上研究了营养与环境条件
收稿日期：2011-0823，修回日期：201111-07
基金项目：全国优秀博士学位论文作者专项基金资助项目(编号：200962)：教育部新世纪优秀人才基金资助项目(编号：NCET-10-0456) 作者篇介：杨松鑫(1987-)，男，山东省济宁市微山县人，硕士研究生，生物上程专业：刘立明，通讯联系人，Tel:0510-85197875,E-mail:
mingil@jiangnan.edu.cn.
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