大肠杆菌生物膜fimH基因对生产L-苏氨酸的影响文献综述
2020-05-02 17:10:19
L-苏氨酸是一种必需的氨基酸,苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。
特别是饲料添加剂方面的用量增长快速,它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中,是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。
在配合饲料中加入L-苏氨酸,具有如下的特点:①可以调整饲料的氨基酸平衡,促进禽畜生长;②可改善肉质;③可改善氨基酸消化率低的饲料的营养价值;④可降低饲料原料成本;因此在欧盟国家(主要是德国、比利时、丹麦等)和美洲国家,已广泛地应用于饲料行业。
L-苏氨酸应用于全球范围内的各个行业,需求量日益增加,因此对于工业化大规模生产的创新发展也成为研究重点。
L-苏氨酸的生产工艺主要以微生物发酵法为主,常用菌株为大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌,但是在工业生产的过程中,连续发酵成为难点问题,而在单批发酵过程中,要满足氧气和营养物质的供应,又要保持细菌细胞的活性,会消耗大量的能源动力,生产成本大大提高。
随着固定化细胞技术的蓬勃发展,这项技术在微生物发酵工艺中得到了广泛的应用,通过固定化技术成功生产了乙醇、丁醇、柠檬酸等大宗产品,在保证细胞活性的同时,又能够循环使用,缩短了发酵周期,提高了发酵产率。
但是对于需氧型细菌而言,例如,大肠杆菌的菌体形态较小,并且在发酵过中因为剪切力高速旋转的作用,菌体的吸附能力弱,不能够很好的黏附固定在载体介质中,影响了连续性发酵和大规模生产。
然而,在医学领域中,致病性大肠杆菌生物膜独有的特性使细胞在极端环境下可以生长,借鉴这一特性,我们对大肠杆菌生物膜和固定化技术结合起来,开发出新的固定化技术#8212;#8212;生物膜固定化发酵系统,使需氧型的大肠杆菌这种原核生物能够运用到生物膜固定化发酵系统中,达到 L-苏氨酸产量的提高的目的近年来,随着固定化细胞技术的快速发展,此技术在发酵工艺中得到了很好的应用。
通过固定化技术,可以解决发酵周期长、产率低、分离难等一些问题,在固定化技术中,选择适宜的工程菌株和合适的固定化介质也是关键的因素,两者很好的结合,不仅可以降低发酵过程中发酵液的粘度,提高氧气和营养物质的传递,还可以使菌种重复循环利用,降低了原材料的消耗和生产成本,有效的提高了菌株利用率和生产效率,这些优势对于 L-苏氨酸的工业化生产乃至氨基酸产业的发展有重大的意义。
目前,固定化技术已经成功运用于多种微生物发酵的工业化生产中,例如工业化生产的乙醇、丁醇、柠檬酸等,但是针对原核细菌而言,因为本身菌体较小,不易吸附在固定化介质上,加上工业生产中剪切力和高速旋转作用,不能够很好的实现连续性发酵和大规模生产。