NH4+对L-色氨酸发酵的影响

• 作 者: 黄静 史建明 霍文婷 徐庆阳 谢希贤 温廷益 陈
• 机 构: 天津科技大学生物工程学院教育部工业微生物重点实验室; 中国科学院微生物研究所
• 出 处: 中国生物工程杂志
• 发表日期: 2011年03期
• 关键词: 大肠杆菌 NH4+ L-色氨酸 高密度发酵
• 基金项目: 国家“重大新药创制”科技重大专项课题(2008ZX09401-05);“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2008BAI63B01)资助项目

目的:探究NH4+浓度对大肠杆菌E.coli TRTH发酵生产L-色氨酸的影响。方法:通过外源添加试验,利用30 L发酵罐进行分批补料发酵试验,考察E.coli TRTH发酵生产L-色氨酸过程中生物量、L-色氨酸产量、有机酸含量、耗糖速率、发酵液中NH4+浓度及质粒稳定性变化。建立了大肠杆菌合成L-色氨酸的代谢流平衡模型,应用MATLAB软件计算出E.coli TRTH发酵中后期代谢网络的代谢流分布。结果:发酵结果显示,利用NaOH和氨水混合补料,控制NH4+浓度在120 mmol/L以下,菌体能够以较长时间和较高比生长速率保持对数生长,最终菌体生物量和L-色氨酸产量分别提高了12.16%和19.80%。随着NH4+浓度的增加,发酵液中丙酮酸、乳酸及乙酸浓度均略有增加,细胞质粒稳定性下降。控制NH4+浓度在120 mmol/L以下,E.coli TRTH发酵生产L-色氨酸的代谢流量分析结果表明,EMP途径的代谢流量降低7.31%,PP途径的代谢流量增加7.14%,TCA循环的代谢流量降低22.04%。结论:高浓度的NH4+导致菌体生长提前结束,耗糖速率降低,产酸受阻,控制NH4+浓度在120 mmol/L以下,解除了NH4+对菌体生长和产物生成的抑制,使得菌体生物量和L-色氨酸产量大幅提高,实现了高密度发酵培养的目的。