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本文以代谢工程理论为指导，重点研究了L-苏氨酸高产菌发酵条件的优化。主要研究内容和结果如下：
（1）研究了TRFC高产菌株的摇瓶发酵条件。应用单因素试验、正交实验和响应面设计等方法对种子培养基和发酵培养基进行优化，并对种子培养条件和发酵条件进行了研究。在优化条件下，TRFC菌株摇瓶补料分批发酵48小时，L-苏氨酸达51.99g/L。
（2）根据代谢计量分析、途经分析理论，对L-苏氨酸高产菌在稳态时发酵生产L-苏氨酸进行了代谢计量分析及途径分析，提出了L-苏氨酸合成的总生物量、能量平衡方程和最佳代谢途径、理论转化率86％，为进一步发酵研究提供理论指导。
（3）在10L发酵罐补料分批发酵试验中，确定了补料分批发酵生产L-苏氨酸的最佳条件：初糖浓度70g/L、pH维持在7.1、流加方式为脉冲流加补料。研究了分阶段供氧控制方式对发酵过程的影响。最佳的溶氧控制方式0-12h溶氧30％，12-38h溶氧50％，38-42h溶氧20％。在最佳条件下补料分批发酵42小时，可产L-苏氨酸107.47g/L。
（4）研究了酵母抽提物及甜菜碱添加对发酵过程的影响。确定了酵母抽提物最佳流加浓度为2g/L，最佳流加方式为24-40小时脉冲恒速连续流加，甜菜碱最佳添加浓度为5‰。
（5）在不同温度下，进行发酵试验，提出并验证了L-苏氨酸发酵的变温控制最佳模式为0-12h、37℃；12-24h、39℃；24-40h、39℃。
（6）研究了L-苏氨酸的分离提取工艺。采用金属膜过滤方法，在60℃、操作压力0.5MPa条件下对发酵液进行处理，并采用粉末活性炭常温下进行脱色、强酸性阳离子树脂交换提取，1mol/L氨水作为洗脱剂以4.5倍体积/h的流速进行洗脱。L-苏氨酸提取率最高达81.85％。