SAM高产酿酒酵母菌株的诱变选育和高密度发酵培养以及SAM的分离纯化

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S-腺苷-L-甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine,简称SAM,SAMe或AdoMet),是存在于所有生物体内的重要代谢中间物质,作为甲基供体参与体内许多关键的生化反应。SAM对肝病、抑郁症、关节炎等疾病均有显著疗效,在医药行业和保健品领域得到广泛的应用。目前国内对SAM的研究尚处于实验室水平,早日实现SAM的工业化生产具有重大的社会意义和经济效益。本文主要研究了SAM高产酿酒酵母菌株的诱变选育和高密度发酵培养以及SAM的分离纯化。酿酒酵母(S.cerevisiae)胞内积累SAM的能力要比其它的微生物高出许多,是目前工业化发酵生产SAM的主要菌株。本文通过对十种酵母菌株胞内积累SAM能力的考察,筛选到一支SAM高产菌株ZJUSC007,其SAM单位产量为297.82mg·L-1,胞内含量为37.76mg·gDCW-1。酿酒酵母细胞中,通过甲基化反应合成麦角固醇是SAM的主要消耗途径之一。以ZJUSC007为出发菌株,通过紫外线诱变的方法,以制霉菌素抗性为筛选标记,获得了具有麦角固醇合成缺陷的突变菌株。确定紫外线照射时间为20s,制霉菌素浓度为15mg·L-1。总共对364个突变株进行了复筛,最终得到一支SAM高产突变菌株ZJUSCM186,其单位产量为450.07mg·L-1,胞内含量为62.73mg·gDCW-1,比出发菌株分别提高了42.24%和57.02%。通过单因素实验对突变菌株的培养条件进行优化。结果表明:初始葡萄糖30g·L-1,酵母提取物5g·L-1,(NH4)2SO4 5g·L-1,K+ 0.15M,补加L—甲硫氨酸1g·L-1,转化时间30h,最终SAM单位产量达到582.59mg·L-1,胞内含量达到71.52mg·gDCW-1。考察了三种不同的酿酒酵母细胞在高密度发酵培养过程中生产SAM的能力。结果表明:突变菌株ZJUSCM186的SAM单位产量和胞内含量以及菌体密度都很低,分别只有0.43g·L-1,6.6mg·gDCW-1和55,不适合用来高密度发酵培养生产SAM。酿酒酵母SC021的菌体密度高达300,SAM产量接近3.0g·L-1,胞内含量达到43mg·gDCW-1,基本实现了高密度发酵培养生产SAM的目标。基因工程菌ZJUSCG054是以酿酒酵母SC021为宿主菌,其高密度发酵培养过程与SC021十分相似,SAM产量和胞内含量均略高于SC021。采用HD—2树脂对SAM进行分离纯化。确定最佳吸附条件:流速2.0BV·h-1,料液浓度10.11g·L-1,pH5.0;最佳洗脱条件:硫酸浓度0.1mol·L-1,洗脱流速2.0BV·h-1。洗脱液中SAM的HPLC纯度达到98.16%;洗脱效率91.78%,回收率71.29%。
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