糖化酶屬于一種淀粉酶,擁有水解全部D-葡萄糖苷鍵的能力,工業(yè)生產(chǎn)的糖化酶具有熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性、底物特異性等特性。淀粉酶的市場已發(fā)展成為工業(yè)酶的第二大市場,具有十分重要的研究價值。但在黑曲霉產(chǎn)糖化酶發(fā)酵過程放大中始終無法達到實驗室規(guī)模的產(chǎn)品得率。不均勻的混合是影響工藝放大的關(guān)鍵因素,微生物在波動環(huán)境中的動態(tài)響應(yīng)可能是導(dǎo)致放大困難的關(guān)鍵原因。因此,本文主要通過Scale-down實驗?zāi)M了大規(guī)模發(fā)酵過程中的濃度梯度(底物和溶解氧梯度),研究了黑曲霉胞內(nèi)代謝物動態(tài)響應(yīng)規(guī)律和對產(chǎn)物得率的影響。首先采用稀釋率為0.08 h-1的恒化培養(yǎng),通過高、低濃度的過量葡萄糖濃縮液脈沖刺激,研究了黑曲霉胞內(nèi)外代謝產(chǎn)物的動態(tài)響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)碳通量通過中心碳代謝(central carbon metabolism,CCM)的周轉(zhuǎn)時間合計約250 s(其中PP途徑50 s,EMP途徑20 s,TCA循環(huán)189 s),并估算出CCM中各代謝物濃度的上限。同時在本研究的黑曲霉菌株中觀察到其他菌種中發(fā)現(xiàn)的ATP悖論。隨后,通過自行設(shè)計的脈沖裝置進行周期性底物脈沖,模擬了大規(guī)模生產(chǎn)存在的底物梯度,使微生物反復(fù)經(jīng)歷“盛宴/饑...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 糖化酶的概述
        1.1.1 糖化酶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.1.2 糖化酶的研究進展
        1.1.3 糖化酶的測定方法
    1.2 黑曲霉的生理特性及研究發(fā)展
    1.3 波動條件模擬實驗
        1.3.1 恒化培養(yǎng)實驗
        1.3.2 脈沖刺激響應(yīng)實驗
    1.4 快速取樣方法的介紹
    1.5 同位素標(biāo)記及質(zhì)譜分析方法的應(yīng)用
    1.6 研究目的、內(nèi)容及意義
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
        1.6.3 研究意義
第2章 實驗材料與方法
    2.1 菌種
    2.2 培養(yǎng)基
    2.3 實驗儀器
    2.4 培養(yǎng)方法
        2.4.1 菌種活化與保藏
        2.4.2 接種
        2.4.3 批培養(yǎng)
        2.4.4 恒化培養(yǎng)
    2.5 取樣方法
        2.5.1 快速取樣方法
        2.5.2 胞外物質(zhì)快速取樣
        2.5.3 胞內(nèi)物質(zhì)快速取樣
    2.6 分析測定方法
        2.6.1 菌體干重的測定
        2.6.2 殘?zhí)堑臏y定
        2.6.3 糖化酶濃度的測定
        2.6.4 胞外有機酸濃度的測定
        2.6.5 胞內(nèi)核苷酸、有機酸和磷酸糖類物質(zhì)的測定
        2.6.6 胞內(nèi)氨基酸的測定
        2.6.7 OUR與CER的測定
        2.6.8 溶解氧(DO)的測定
    2.7 ¹³C內(nèi)標(biāo)物質(zhì)以及胞內(nèi)物質(zhì)標(biāo)曲的制作
第3章 黑曲霉在高低濃度葡萄糖單次脈沖后動態(tài)響應(yīng)的研究
    3.1 引言
    3.2 單次底物脈沖刺激實驗設(shè)計
        3.2.1 單次脈沖濃度的確定
        3.2.2 單次脈沖時間的確定
    3.3 恒化穩(wěn)態(tài)的分析
        3.3.1 恒化穩(wěn)態(tài)的建立
        3.3.2 恒化穩(wěn)態(tài)的參數(shù)分析
        3.3.3 不同菌種恒化穩(wěn)態(tài)代謝物水平的比較
    3.4 單次底物脈沖后胞外物質(zhì)的分析
    3.5 單次底物脈沖后胞內(nèi)代謝物的響應(yīng)
        3.5.1 中心碳代謝途徑
        3.5.2 胞內(nèi)氨基酸
        3.5.3 細胞內(nèi)能量類物質(zhì)的響應(yīng)
    3.6 同大腸桿菌、產(chǎn)黃青霉、釀酒酵母脈沖實驗的比較分析
    3.7 本章小結(jié)
第4章 黑曲霉胞內(nèi)代謝物在周期性底物脈沖中的響應(yīng)情況研究
    4.1 引言
    4.2 周期性脈沖實驗的設(shè)計
        4.2.1 周期性脈沖濃度的確定
        4.2.2 周期性脈沖取樣時間的確定
    4.3 周期性脈沖裝置的設(shè)計與搭建
    4.4 周期性底物脈沖及取樣的操作步驟
    4.5 周期性脈沖后宏觀參數(shù)的分析
    4.6 周期性脈沖后胞外物質(zhì)的分析
        4.6.1 胞外糖濃度的分析
        4.6.2 胞外有機酸的分析
    4.7 胞內(nèi)核苷酸等能量物質(zhì)的分析
    4.8 胞內(nèi)中心碳代謝中間代謝物的分析
    4.9 周期性脈沖后胞內(nèi)氨基酸的分析
    4.10 本章小結(jié)
第5章 黑曲霉在溶氧周期性波動下的響應(yīng)研究
    5.1 引言
    5.2 實驗設(shè)計
        5.2.1 氧限制實驗的設(shè)計
        5.2.2 氧不限制實驗的設(shè)計
        5.2.3 周期性氧限制-脈沖實驗的設(shè)計
        5.2.4 培養(yǎng)基組分
    5.3 氧限制與氧不限制實驗的結(jié)果對比分析
        5.3.1 宏觀數(shù)據(jù)分析
        5.3.2 生理代謝數(shù)據(jù)分析
    5.4 周期性溶氧限制-脈沖實驗裝置的搭建
    5.5 周期性溶氧限制-脈沖實驗宏觀參數(shù)的分析
    5.6 周期性溶氧限制-脈沖實驗胞外物質(zhì)的分析
        5.6.1 胞外糖濃度的分析
        5.6.2 胞外有機酸的分析
        5.6.3 胞外糖化酶酶活的分析
    5.7 周期性溶氧限制-脈沖實驗胞內(nèi)核苷酸等能量類物質(zhì)的趨勢分析
    5.8 周期性溶氧限制-脈沖實驗胞內(nèi)中心碳代謝中間代謝物的變化趨勢分析
        5.8.1 糖酵解途徑胞內(nèi)代謝物的動態(tài)響應(yīng)
        5.8.2 磷酸戊糖途徑胞內(nèi)代謝物的動態(tài)響應(yīng)
        5.8.3 三羧酸循環(huán)胞內(nèi)代謝物的動態(tài)響應(yīng)
    5.9 周期性溶氧限制-脈沖實驗胞內(nèi)氨基酸的趨勢分析
    5.10 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表論文情況
附錄



本文編號：3778580