Biosynthesis of gibberellic acid from milk permeate in repeated batch operation by a mutant Fusarium moniliforme cells immobilized on loofa sponge
- 作者
- Samir A. Meleigy, Mahmoud A. Khalaf
- 单位
- Radiation Microbiology Department, National Center for Radiation Research and Technology (NCRRT), P.O. Box 29, Nasr City, Cairo, Egypt
- 杂志
- Bioresource Technology（2008）
- DOI
- 10.1016/j.biortech.2008.06.024
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
利用廉价的乳清渗透物作为碳源，通过固定化突变菌株高效生产赤霉素（GA）并实现重复批次操作，以降低生产成本。
研究策略
采用伽马射线诱变筛选出高产赤霉素的突变株Fusarium moniliforme γ-14，将其固定于丝瓜海绵（loofa sponge）载体上，优化培养条件（接种量、温度、初始pH）并考察固定化细胞的重复使用性能，实现半连续生产。
研究路线图
核心内容
本研究以乳清渗透物为廉价碳源，利用伽马射线诱变获得的高产赤霉素突变株Fusarium moniliforme γ-14，将其固定于丝瓜海绵载体上，构建了可重复批次的半连续发酵体系。通过优化接种量、温度和初始pH等培养条件，系统考察了固定化细胞的产素性能与操作稳定性。结果显示，突变株γ-14的赤霉素产量达0.86 g/L，约为野生型的2.1倍；固定化细胞（2 discs）产量进一步提升至1.20 g/L，优化后（4 discs）在30°C、pH 5条件下最高产量达2.25 g/L，对应转化率3.64%、生产率15.63 mg/L/h。在重复批次操作中，首个循环第8天赤霉素产量达到最大2.40 g/L，较游离细胞提高2.8倍以上，且固定化系统可稳定重复使用4个循环。该研究首次将丝瓜海绵固定化策略应用于赤霉素生产，验证了利用乳清渗透物实现半连续生产的可行性，为降低赤霉素生产成本提供了有效途径，但放大生产仍需进一步优化。
创新点
首次将Fusarium moniliforme固定于丝瓜海绵载体生产赤霉素；利用乳清渗透物这种廉价底物；通过重复批次操作显著提高了赤霉素产量和生产率。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Fusarium moniliforme (wild type) | 赤霉素生物合成 | — | — | 催化 | 出发菌株，用于诱变筛选 |
| Fusarium moniliforme γ-14 | 赤霉素生物合成 | — | — | 催化 | 伽马射线诱变获得的高产突变株，固定于丝瓜海绵上生产赤霉素 |
关键发现
- 突变株γ-14的GA产量为0.86 g/L，是野生型的约2.1倍
- 固定化细胞（2 discs）GA产量达1.20 g/L，转化率2.54%，生产率8.33 mg/L/h
- 优化后4 discs时GA产量1.90 g/L，转化率3.38%，生产率13.20 mg/L/h
- 30°C和pH 5时GA产量分别为1.84 g/L和2.25 g/L（转化率3.64%，生产率15.63 mg/L/h）
- 重复使用第一循环8天时最大GA产量为2.40 g/L，比自由细胞提高2.8倍以上，可稳定重复使用4个循环。
研究结论
突变株F. moniliforme γ-14固定在丝瓜海绵上能有效利用乳清渗透物生产赤霉素，最佳条件下产量可达2.4 g/L，且固定化系统可重复使用4个循环，显示出半连续生产的可行性，但需进一步优化以用于大规模生产。