工程菌发酵生产氨基酸的氮源选择与过程调控讲义.ppt

工程菌发酵生产氨基酸的氮源选择与过程调控;基因工程菌的发酵;一、工程菌的来源;基因工程的核心技术是DNA的重组技术。重组即利用供体生物的遗传物质或人工合成的基因，经过体外或离体的限制酶切割后与适当的载体连接起来形成重组DNA分子，然后在将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状 除DNA重组技术外，基因工程还应包括基因的表达技术、基因的突变技术、基因的导入技术等;表达载体 ;质粒 ;目的基因的获得 载体的选择与制备 目的基因与载体连接成重组体 转化或转染受体细胞 重组菌的筛选及目的基因的表达 ;构建步骤 ;;就生产流程而言，从发酵到分离、纯化目标产物，工程菌和常规微生物并无太多的差异。但工程菌在保存过程中及发酵生产过程中表现出不稳定性，以及安全性等问题，使得工程菌的培养有着自身所特有的特点;基因工程细胞工业化培养中，产物的产率往往比实验室培养规模为低。其原因主要与基因工程细胞特点有关，首先基因工程细胞的生长速率及表达率与其所载外源DNA的稳定性及产物分泌过程有关，其中重组DNA的稳定性尤为重要 基因工程细胞培养过程，重组DNA的丢失方式亦有两种，其一是细胞培养过程，由于回复突变或分配作用致使DNA丢失，称为脱落性不稳定，其二是重组DNA中编码的结构基因在宿主内发生再重组过程产生突变，不再表达目的产物，称为结构性不稳定;质粒稳定性 ;质粒稳定性 ;控制培养条件 ;控制培养条件 ;控制培养条件 ;三、工程菌的培养;三、工程菌的培养;三、工程菌的培养; 过低或过高的初糖浓度都不利于菌体生长和产酸;三、工程菌的培养;应用溶氧反馈控制补料发酵 ; ; 由图可知，以硫酸铵作无机氮源，菌体生长和产酸优于其它无机氮源，这主要是因为硫酸铵不仅为菌体生长和发酵产酸提供氮元素，其中的 SO42-也是菌体代谢中不可缺少的成分。硫元素是构成细胞物质的重要成分，其主要作用是供给甲硫氨酸、半胱氨酸和若干辅酶( 如焦磷酸硫胺素、辅酶 A、硫辛酸) 合成的需要，这些辅酶在微生物代谢中起重要作用;氨氮浓度 ;氨氮浓度 ;氨氮浓度 ;氨氮浓度 ; 酵母粉作为有机氮源，对菌体生长和产酸最为有利，其次分别是蛋白胨、玉米浆、豆浓。酵母粉含有大量游离氨基酸，减少了菌体合成代谢的需求量，降低比摄糖速率，最终减少发酵过程中乙酸的产生，解除乙酸对细胞生长和产酸的抑制; 由图可知，1. 0 g/L 的酵母粉用量对菌体生长和 L-色氨酸生产最为有利; 当添加量为 0. 5 g/L 时，菌体生长缓慢，L-色氨酸的产量也较低; 当添加量为2. 5 g / L 和 5. 0 g / L 时，发酵前期菌体的比生长速率和比产酸速率较高，但进入主发酵期菌体生长动力不足，活力低，导致产酸水平低。因此，氮源不足，菌体繁殖量少，产酸水平低; 氮源过量，菌体生长过于旺盛，会使菌体提前衰老和自溶，最终导致产酸水平低;发酵过程分析;工程菌是氨基酸发酵趋势 对工程菌发酵而言，有机氮源是非常重要的影响因素，总氮、氨基氮、氨基酸成分对于菌体生长代谢、比生长速率、质粒拷贝数、质粒稳定性、相关酶表达活力至关重要 对发酵过程控制而言，碳源和有机氮源的补料方式、溶氧控制、pH控制也是影响工程菌发酵的重要因素 通过比较实验，酵母粉对工程菌生长和产酸最为有利;