D-核糖的性质、生产及应用

D-核糖是一种重要的生理物质，可用于合成维生素B2，风味提高剂以及多种核酸药物等，具有广泛的应用前景。由于化学合成法存在污染公害，故近年来各国相继研究微生物发酵法生产D-核糖，并致力于工业化生产。对D-核糖的性质、生产及应用作了综述。     

基本培养基中芳香族氨基酸和维生素对D-核糖生产的影响

考察了芳香族氨基酸和维生素对转酮醇酶缺失的枯草芽孢杆菌生长以及D-核糖生产的影响.实验结果表明:L-酪氨酸、L-色氨酸、L-苯丙氨酸、生物素、烟酸、吡哆醛的添加能改善菌体生长,提高D-核糖产量,特别是烟酸作用尤其明显.在单因素实验基础上,采用响应面分析方法对培养基中的维生素添加量进行了优化,确定最佳培养基组成.在此优化培养基中D-核糖质量浓度达到(23.4±0.39)g/L,与预测结果一致,是不添加维生素时核糖产量的2.31倍,D-核糖对葡萄糖的得率达到0.353 mol/mol.     

D-核糖产生菌抗噬菌体菌株的选育

从D-核糖异常发酵液中分离纯化出一种噬菌体,将其命名为P001。以枯草芽孢杆菌转酮醇酶变异株为出发菌株,经紫外线诱变法选育出1株具有抗性的与出发菌株相当的突变株。对该突变株进行多次传代和D-核糖发酵试验,结果表明,该菌株对噬菌体P001抗性稳定,其发酵产D-核糖能力也没有改变。     

芽孢缺失对D-核糖产量的影响

利用原生质体紫外线诱变的方法处理转酮酶缺陷型短小芽孢杆菌,选育到一株丧失芽孢形成能力的转酮酶缺陷型短小芽孢杆菌,摇瓶培养D-核糖平均产量达到66g/L,较出发菌株提高38%.研究表明,芽孢生成缺陷有利于D-核糖的产生,筛选芽孢生成能力缺陷的菌株是选育D-核糖高产菌株的有效手段.     

D-核糖发酵过程中的pH控制及对产D-核糖关键酶的影响

在枯草芽孢杆菌突变株D-756发酵生产D-核糖过程中,采用葡萄糖和葡萄糖酸钙混合发酵,葡萄糖酸作为pH调节剂,能促进菌体的生长,显著地提高D-核糖的产量。经酶活测定,发现流加葡萄糖酸能提高单位发酵液中葡萄糖酸激酶的酶活。在5L发酵罐中,利用葡萄糖酸维持发酵pH值在7．2,培养72h后产核糖76．8g／L。     

D-葡萄糖酸钠对D-核糖发酵的影响

枯草芽孢杆菌转酮酶缺陷突变株不能以 D-葡萄糖酸为唯一碳源生长 ,但其作为 D-核糖的前体则是有效的。固定碳源总量 ,利用 D-葡萄糖与 D-葡萄糖酸钠混合碳源发酵 ,在12 0 g/ L的 D-葡萄糖酸钠浓度时 ,菌体生长明显受到抑制 ,发酵在 4 0 h时结束 ,D-核糖产量达 18.8g/ L ;在 30 g/ L的 D-葡萄糖酸质量浓度时 ,发酵 72 h,D-核糖产量达 6 8.5 g/ L。     

膜分离技术在D-核糖分离提取中的应用

采用超滤和反渗透技术对D-核糖提取工艺进行了优化.实验表明,采用截留分子量为50 000的聚醚砜超滤膜对发酵液进行超滤,通量在202～210 L·m-2·h-1.D-核糖的发酵液经超滤后,滤液质量相对于传统板框过滤得到较大提高,透光率提高2倍以上.采用反渗透技术对树脂解析液进行预浓缩是可行的,反渗透过程的通量在15 L·m-2·h-1出现拐点.通过反渗透将糖度浓缩到11%～12%比较适宜,运行成本较传统三效蒸发法降低60%以上.超滤和反渗透单元的膜通量稳定,通过简单的化学清洗可以恢复通量.     

D-核糖生产菌的紫外诱变表征及工艺

确定合适的诱变剂量是D-核糖生产菌紫外诱变育种的一个重要原则，用正突变率作为评价指标无法确定最适诱变剂量，为此提出新的评价指标——平均正突变幅度，给出了其定义及计算方法，并将其应用于D-核糖生产菌的紫外诱变中，得到在15W紫外灯和距离25cm条件下不同照射时间的平均正突变幅度，并结合致死率曲线确定20s为最佳紫外照射时间。     

枯草芽孢杆菌D-核糖摇瓶发酵条件的研究

对枯草芽孢杆菌(Bacillus　subtilis)S21进行了摇瓶条件下的D-核糖发酵条件的研究,主要考察了添加木糖、pH、溶氧水平以及采用补糖方式对发酵的影响,确定了D-核糖发酵的最佳工艺条件D-木糖50g／L初始pH7．0,初始葡萄糖浓度为150g／L,碳酸钙20g／L,并在发酵36h后,在装液量为35mL的500mL三角瓶中添加0．75g／mL的葡萄糖溶液2mL,S21菌可积累D-核糖达51．1g／L。     

α—淀粉酶基因在D—核糖生产菌中的表达

Bacillus subtilis HJ01不能有效地利用淀粉为碳源生产D-核糖,地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis)携带的含α-淀粉酶基因的质粒pAmy413C通过原生质体转化导入HJ01中,构建成菌株B.subtilis HJ01(pAmy413C）。该菌株连续转接培养98h,质粒pAmy413C保持率为100%;在LBS培养基中,HJ01（pAmy413C)的α-淀粉酶活性比原菌株HJ01高3-4倍;发酵液中葡萄糖含量比HJ01高100倍以上;以淀粉为碳源HJ01（pAmy413C)的核糖产量比HJ01提高了一倍。结果表明,菌株B.subtilis HJ01(pAmy413C)能够有效地利用淀粉生产核糖。