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瓜氨酸作为一种α-氨基酸,具有很多重要的生理功能如清除自由基、抗衰老、增强免疫力、提高运动机能、血管舒张、抗氧化以及诊断类风湿关节炎等,目前已广泛应用于食品、化妆品、医药、环境保护和能源开发等各领域。瓜氨酸的制备方法主要有提取法、化学法、发酵法和酶法。其中酶法,即利用微生物细胞中精氨酸脱亚氨基酶催化L-精氨酸转化合成L-瓜氨酸,是目前生产瓜氨酸最重要的方法,极具研究价值。本文以实验室保藏的粪链球菌Streptococcus faecalis BT-13中精氨酸脱亚氨基酶为催化剂,研究了酶法生产瓜氨酸的最佳发酵转化工艺并着重探讨了利用聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)固定化粪链球菌的最佳固定化方法及其最佳转化工艺。首先,本文考察了菌体发酵培养条件对转化产瓜氨酸的影响,结果如下:菌龄20 h,接种量2%,装液量100 mL,pH 6.5,转速170 rpm,温度37 ℃,并在发酵过程中加入4%的丙酮。在此发酵条件下,转化底物100 g·L-1的精氨酸24 h,最多可得到40 g·L-1的瓜氨酸。其次,考察了游离细胞转化合成瓜氨酸的最佳转化条件:40 mL 0.4 mol·L-1醋酸缓冲液,1.6 g的湿菌体作催化剂,底物浓度100 g·L-1,CTAB浓度0.3 g·L-1,pH 6.0,转速120 rpm,在37 ℃的转化温度下,转化30 h,最多可得到70 g·L-1的瓜氨酸。最后探讨了利用聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)固定化粪链球菌的最佳固定化细胞制备方法及其最佳转化工艺。固定化条件为:95 ℃下采用物理共混熔融法,在20 g SIS载体中,添加18%的 PVA-1795 水溶液 10mL,0.1吐温-80,2gPEG-1500,可成功改善SIS的亲水性及机械强度,包埋量为4 g湿菌体,包埋率达88.9%。在此固定化条件下,固定化细胞转化产L-瓜氨酸的最适转化条件为:底物精氨酸浓度100g·L-1,pH6.5,40mL0.2mol·L-1的醋酸缓冲液,0.3 g·L-1的CTAB,在转速为100rpm的摇床中,37℃反应24 h,得到L-瓜氨酸浓度最高为10 g·L-1。与游离细胞相比,所得的固定化细胞操作稳定性较高,可反复利用10批次以上。