【摘要】：谷氨酸是世界上產(chǎn)量最大的氨基酸,在食品,醫(yī)藥,工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。發(fā)酵法是工業(yè)生產(chǎn)谷氨酸的重要方法,目前國(guó)內(nèi)谷氨酸生產(chǎn)成本高、產(chǎn)酸水平較低,提高谷氨酸的產(chǎn)量及糖酸轉(zhuǎn)化率能有效的降低企業(yè)生產(chǎn)成本,增加企業(yè)利潤(rùn)。國(guó)內(nèi)外對(duì)谷氨酸過(guò)量產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了大量的研究,但對(duì)于抗生素誘導(dǎo)的谷氨酸分泌在轉(zhuǎn)錄水平方面的相關(guān)機(jī)理研究尚不清楚。本論文利用蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供的~(12)C~(6+)離子束對(duì)谷氨酸棒桿菌進(jìn)行輻照誘變,根據(jù)代謝調(diào)控策略對(duì)谷氨酸棒桿菌進(jìn)行平板篩選,經(jīng)發(fā)酵篩選及培養(yǎng)基優(yōu)化提高谷氨酸產(chǎn)量,同時(shí)初步探究了阿莫西林誘導(dǎo)的谷氨酸分泌機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:采用高糖、丙二酸、磺胺胍等抗性平板對(duì)輻照誘變處理后的突變體進(jìn)行平板篩選,共選育出具有高糖抗性突變菌株73株,丙二酸抗性突變菌株101株,磺胺胍抗性突變菌株89株;對(duì)選育出的突變菌株進(jìn)行24孔板發(fā)酵初篩,再經(jīng)過(guò)搖瓶復(fù)篩得到一株高產(chǎn)酸突變菌株,產(chǎn)酸率為90.25g/L,較出發(fā)菌株提高9.1%。利用單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)葡萄糖,玉米漿,K_2HPO_4對(duì)谷氨酸產(chǎn)量的影響較大,設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)對(duì)葡萄糖,玉米漿,K_2HPO_4三種培養(yǎng)基成分進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果為:葡萄糖188g/L,玉米漿6.2g/L,磷酸氫二鉀1.7g/L,模擬得到谷氨酸產(chǎn)量最高值為97.34g/L。4次實(shí)驗(yàn)后測(cè)得谷氨酸產(chǎn)量接近平均值為98.5g/L,與預(yù)測(cè)值接近。通過(guò)測(cè)定發(fā)酵過(guò)程菌株生長(zhǎng)狀況、谷氨酸含量和關(guān)鍵基因的相對(duì)表達(dá)水平,初步研究了阿莫西林對(duì)谷氨酸分泌的影響機(jī)理。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜(壁)通透性的增加是谷氨酸大量分泌的必要條件;在產(chǎn)酸后期,過(guò)量生物素能夠增強(qiáng)谷氨酸合成與分泌相關(guān)關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄水平,包括:pc、pepc、cs、icdh、icl、gdh、pdh、ldh、msccG、msccG2、odhA從而有助于谷氨酸的大量合成與分泌;阿莫西林能夠使whcD與ACCase轉(zhuǎn)錄水平下降,使得細(xì)胞膜(壁)不能夠正常合成,造型細(xì)胞膜(壁)通透性增強(qiáng),從而激活轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,使谷氨酸能夠大量向胞外分泌。
【圖文】：

谷氨酸是世界上氨基酸產(chǎn)量最大的品種，在食品、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的用途。圖1.1 第一款鮮味調(diào)味品 AJI-NO-MOTO 谷氨酸是味精的前體物質(zhì)，味精的化學(xué)名稱即為谷氨酸鈉，具有增強(qiáng)香味的作用，味精也是近年來(lái)開始風(fēng)行的復(fù)合調(diào)味品雞精的主要原料（秦海斌等，2009）。谷氨酸鉀作為常用的降氨藥物可以用來(lái)治療氨性肝昏迷，特別是因利尿?qū)е碌母斡不顾外浕颊�，通過(guò)輸注此藥達(dá)到協(xié)助補(bǔ)鉀的目的（王慎傳等，1990）。最近研究發(fā)現(xiàn)乳果糖口服溶液聯(lián)合谷氨酸鉀注射液能改善精神狀況，降低血氨水平，改善肝臟功能，具有治療肝性腦病的臨床療效，并且安全性較好（殷剛等，2018）。氨基酸銅作為良好的殺菌劑既是防治果樹腐爛病，又是西紅柿保護(hù)性殺菌劑。谷氨酸還可以作為葉面噴灑的微肥

生產(chǎn)谷氨酸的誕生，從 1950 年到 1970 年谷氨酸的產(chǎn)量增加了 100 倍，發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸已經(jīng)成為了現(xiàn)今世界最主要的生產(chǎn)方式（Tonouchi N., et al.,2016）。圖1.2 世界味精每年總產(chǎn)量在發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸誕生后，大批的公司與研究人員開始進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵的相關(guān)研究，1970年，大批的日本研究人員開始熱忠于谷氨酸的相關(guān)研究，，并壟斷了谷氨酸發(fā)酵的科學(xué)論文。1980年，日本研究人員對(duì)谷氨酸的相關(guān)研究呈現(xiàn)回落的趨勢(shì)，然而，在2000年左右有了恢復(fù)。相反，對(duì)于亞洲的其它國(guó)家，尤其是中國(guó)和印度，其發(fā)表科技論文的數(shù)量從1980年開始增長(zhǎng)。由于谷氨酸的大量需求，推動(dòng)了新菌株的發(fā)現(xiàn)（大多數(shù)菌株屬
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R915;TQ922.1

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本文編號(hào)：2622409