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本论文应用代谢控制发酵原理,系统地研究了L-赖氨酸产生菌LXQ-89的选育、代谢流量分析以及摇瓶发酵条件等,主要研究内容和结果如下:以黄色短杆菌(Brebvibacterium flavum)XQ-8为出发菌株,经化学和物理诱变处理,以高浓度葡萄糖、磺胺胍(SG)、高浓度赖氨酸乙酯盐酸盐(Lys-OEt)抗性平板以及缬氨酸(Val)缺陷平板定向筛选,成功选育出一株L-赖氨酸产生菌LXQ-89(Met-Thr-SucgAECrSGr Val-Lys-OEtr)。在以葡萄糖为碳源、硫酸铵为氮源的培养基中发酵72 h,产酸可达77 g/L。建立并完善了LXQ-8及其2个逐步叠加不同遗传标记的突变株LXQ-81和LXQ-89合成L-赖氨酸的中心代谢网络。分别测定了它们在特定培养时段(42~46 h)L-赖氨酸等代谢物的胞外浓度,由此计算这一时段这些代谢物在发酵液中积累(或消耗)的速率,分别作出这3株菌在拟稳态下的代谢流量分布图,进而研究育种过程中不同遗传标记的叠加对代谢网络中L-赖氨酸合成流量分布的影响。结果表明遗传标记的引入使流量分配发生了重大变化,节点处的流量分配朝着有利于L-赖氨酸合成的方向改变。从代谢流量分析角度上,证明结构类似物抗性和缺陷型突变是代谢流导向和设计育种的有效手段,代谢流量分析为设计育种提供新思路。对菌株LXQ-89进行了培养基和发酵条件的优化,研究了在发酵培养基中添加乙酸和乙醇、在发酵过程中添加吐温-80和二甲基亚砜对赖氨酸发酵的影响。得到最佳的种子培养基(g/L):葡萄糖25、(NH4)2SO4 5、玉米浆35、KH2PO4 1.0、MgSO4·7H2O 0.5、CaCO3 15。种子最佳培养条件:pH7.0,装液量25 mL/250 mL三角瓶。最佳发酵培养基(g/L):葡萄糖170、(NH4)2SO4 55、玉米浆18.6、KH2PO4 1.2、MgSO4·7H2O 0.6、Fe2+ 2 mg/L、Mn2+ 2 mg/L、Met 0.4、Thr 0.4、Val 0.2、乙酸6.3 mL/L、VH 100μg/L、VB1 200μg/L、CaCO3 45,在发酵20 h时添加3.2 g/L的吐温-80。摇瓶发酵最佳培养条件:选择种龄为11 h的菌体,初始pH为7.0,以10%接种量接入装液量25 mL/500 mL三角瓶,往复式摇床30℃,转速100 r/min,发酵周期72 h,优化后产酸可达95 g/L。结合菌株LXQ-89发酵过程曲线,对发酵过程中补加葡萄糖进行了初步的研究,结果表明:总糖为170 g/L,确定初糖为80 g/L,在发酵28 h补加45 g糖(对于1L的发酵液而言),在44 h再补加剩下的45 g糖(对于1L的发酵液而言),72 h产量达到最大值100 g/L,对赖氨酸的产量有一定的提高。