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VB12又称钴胺素,是含有钴的咕啉类化合物的总称,是唯一一种含金属离子的维生素。VB12作为人体组织代谢过程中必须的维生素,它对维持人体和其它哺乳动物的红细胞生长非常重要,临床上主要用于治疗恶性贫血和神经系统疾病。它被广泛应用于医药、保健品和饲料添加剂等领域,市场上对其需求量逐年增加。目前,VB12的生产有两种发酵工艺,一种是以丙酸菌(Propionibacterium)为代表的厌氧发酵工艺;另一种是以脱氮假单胞菌(Pseudomonas denitrificans)为代表的好氧发酵工艺,比较两种工艺,厌氧发酵工艺具有质量优势,好氧发酵工艺具有产量优势。本论文选用谢氏丙酸菌,对其厌氧发酵产生VB12工艺和菌株的遗传改造进行了研究。(1)本文选取了六株丙酸菌(27、30、31、PX、pff和W-T),对其发酵过程丙乙酸产生、葡萄糖消耗和细胞生长以及VB12的合成情况进行了对比研究,结果表明W-T菌株的发酵性能最优,后续实验均选用W-T作为出发菌株。(2)对W-T菌株进行了发酵工艺优化,通过对葡萄糖、玉米浆、BY的需求,以及最适pH值和最佳加入前体物质DMBI时间的研究。发现葡萄糖和玉米浆促进VB12产量由42.46mg/l提高到了55.74mg/l,提高了31.28%;单因子BY在细胞菌体量不增加的情况下,促使VB12产量提高到了60.71mg/l,提高了9.76%。(3)采用厌氧罐抽真空和充氮气两种方法,创建了高通量筛选的丙酸菌厌氧平板单克隆技术。(4)从VB12高产菌株W-T和低产菌株pff出发,分别PCR扩增了其CobA基因,通过对序列分析,结果表明两株菌CobA基因的序列完全相同。(5)为了构建丙酸菌分子操作技术系统,我们研究了丙酸菌对三种抗生素的敏感性。结果表明,在实验浓度范围内(25 ppm~100 ppm),氯霉素和四环素对丙酸菌都有生长抑制作用,氯霉素的抑制作用更为突出,潮霉素没有抑制作用。为建立丙酸菌转化子筛选标记打下了良好的基础。(6)首次构建了含有氯霉素抗性基因的丙酸菌同源基因重组片段,通过电转化,转入丙酸菌内,并筛选到了具有抗氯霉素抗性的转化子,检测了转化子VB12的生物合成产量。结果,获得了产量明显降低的M6、M7负突变菌株,两株菌微生物学特征不明显,VB12生物合成量分别降低了13.69%,17.55%,但没有发现产量明显提高的正转化子。综上所述,本文的主要创新点:(1)建立了丙酸菌的单克隆厌氧培养方法。(2)优化了VB12的发酵工艺,发现了葡萄糖和玉米浆促进VB12产量提高了31.28%,并且促进剂BY对VB12具有增产作用,使VB12的产量提高了9.76%。(3)首次创建了丙酸菌的遗传转化操作体系,获得了抗氯霉素的转化子,为进一步寻找调控VB12产量合成的关键基因奠定了基础。