丙酸杆菌发酵产5-氨基乙酰丙酸培养条件的优化.doc

丙酸杆菌发酵产5-氨基乙酰丙酸培养条件的优化5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinicacid,ALA）是合成血红素、叶绿素、维生素B₁₂等四吡咯类化合物的前体物质,而在体外可以作为一种新型光动力农药,其环境相容性及选择性很高,具有广阔的应用前景。使用浓度较低的ALA溶液作用于植物对植物的生长是有益的,并且可以加强植物抵抗不利环境因素所带来的影响的能力。使用浓度较高的ALA溶液作用于杂草则可以杀死杂草;在治疗疾病的方面,ALA对于癌症的治疗得到很多报道的证实。现阶段ALA的产出主要依赖化学合成。由于ALA需求的增加,寻找出一种可以加大ALA产量的方法尤为重要。随着代谢工程和基因工程的发展,微生物发酵产ALA的方法已经逐渐代替化学方法制造ALA。前期实验中发现,在丙酸杆菌（PropionicAcidBacterium,PAB）中高效表达了源自红细菌的hemA后,ALA的产量提高了接近3倍,其下游产物亦有大幅度提高。因此本实验在高效表达了hemA基因的基础上,分析了间歇补料ALA的前体琥珀酸和甘氨酸,对ALA产量的影响;通过单因素实验确定生产ALA的最佳pH值和接种量。并利用响应面分析法对其培养基进行了进一步的优化。发酵液经中空纤维过滤、反渗透浓缩（收率为74.2%）,以磷酸二（2-乙基己基）酯、磷酸三丁酯、乙酸乙酯为萃取剂,正己烷为稀释剂,盐酸为反萃取剂,提取丙酸杆菌发酵液中的ALA。实验结果表明当发酵过程中pH值在5时丙酸杆菌生产ALA的能力最强。接种量为1.0%丙酸杆菌生产ALA的能力强。补料添加的琥珀酸酸和甘氨酸浓度分别0.02mol/L和0.03mol/L对丙酸杆菌发酵产ALA的影响大。利用响应面法对培养基进行优化,得出培养基最优成分为:葡萄糖的最佳含量5.74g/L,蛋白胨的最佳含量为6.28g/L,牛肉膏的最佳含量为7.68g/L。在上述最佳反应条件下连续培养96小时后发酵液中ALA的含量达到24.28mg/L;在ALA的提纯过程中,经真空浓缩、结晶得到ALA·HCl纯品,晶体纯度为97%,总收率为60%。综上所述,本论文明确了ALA在农业和医药中的作用。通过实验得出了丙酸杆菌在生产ALA过程中的合适条件并对ALA进行提取,为后续研究奠定了基础。