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ε-聚-L-赖氨酸生产菌株的遗传改造与发酵优化控制
随着生物技术的不断发展和应用，越来越多的生物医学制品被成功地应用于临床医学中，而其中的e-聚-L-赖氨酸（L-PA）就是其中之一。作为一种生物聚合物，e-聚-L-赖氨酸具有很多良好的应用前景，如生物医学材料、药物输送系统等领域，成为当今生物技术中的研究热点之一。而e-聚-L-赖氨酸的生产关键在于利用高效的微生物发酵工艺进行制备。在本文中，将着重介绍e-聚-L-赖氨酸生产菌株的遗传改造与发酵优化控制，为e-聚-L-赖氨酸的高效生产提供有力的技术支持。
一、e-聚-L-赖氨酸生产菌株的遗传改造
通过现代分子生物学技术，通过对微生物菌株进行遗传改造，可以有效提高e-聚-L-赖氨酸的生产效率和稳定性，从而降低生产成本。其中常见的改造手段主要包括以下几种：
1.利用代谢工程技术改造葡萄糖代谢途径
通过改造葡萄糖代谢途径可以使得微生物在发酵过程中得到更多的ATP和底物，从而增加微生物细胞内L-赖氨酸浓度，提高e-聚-L-赖氨酸的产量。常用的手段包括完全阻断核酮酸酶、增强苹果酸脱氢酶表达等。
2.利用基因敲除技术可调控L-PA的不同分子量
通过敲除一些与副产物相关的基因，如aps和ast，可以有效调控e-聚-L-赖氨酸的平均分子量，从而满足不同领域的要求。通常平均分子量小的材料用于药物制剂，而平均分子量较大的材料适用于工业。
3.利用原核表达系统
选择合适的载体，将外源基因插入菌体中，就可以利用大肠杆菌等原核表达系统，可实现基因在细胞内的表达。通过表达引入关键的化学修饰酶可实现e-聚-L-赖氨酸的化学修饰，如磷酸化、甲基化等。
二、发酵优化控制
e-聚-L-赖氨酸基于微生物发酵的方法进行生产，各生产阶段的基本工艺参数和条件对e-聚-L-赖氨酸的产量、质量及细胞存活率有重要影响。因此，发酵过程的优化和控制是提高e-聚-L-赖氨酸生产效率的关键。
1.溶解氧
溶解氧对发酵过程中细胞代谢和微生物生长具有重要的影响，因此合理控制溶解氧对提高e-聚-L-赖氨酸的产量具有重要意义。一般来说，在菌体传质的要求下控制溶氧在20%-30%。
2.pH值和温度
发酵过程中pH值和温度的变化对微生物的生长和代谢产物的合成都有直接影响。通常来说，e-聚-L-赖氨酸的优良工艺条件为pH7-8，发酵温度为30-33℃。
3.合理的发酵时间
发酵时间的长短决定了e-聚-L-赖氨酸产量的高低，整个发酵过程需要进行多次、长时间的发酵。根据实际情况，通过调整发酵的时间和生长速率，可以把e-聚-L-赖氨酸的产量和品质最大化。
总结
e-聚-L-赖氨酸是一种具有广泛应用前景的生物聚合物，而微生物发酵是其最为经典的生产方法之一。因此，通过对e-聚-L-赖氨酸生产菌株的遗传改造和发酵优化控制，可以有效提高e-聚-L-赖氨酸的生产效率和稳定性，从而降低生产成本，以满足临床及工业的生产需求。