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丁二酸是生命体三羧酸循环的中间物,也是微生物厌氧代谢的发酵产物之一,很多微生物以生产丁二酸盐作为它们能量代谢终产物之一。本文采用代谢流分析法(Metabolic Flux Analysis)计算分析以葡萄糖为碳源,琥珀酸放线菌(Actinobacillus succinogenes )CGMCC 1593厌氧发酵产丁二酸过程的代谢通量分布。着重考察氧化还原电位(Oxidation-Reduction Potentialcultue),和不同pH调控剂对A.succinogenes CGMCC 1593生长和代谢产物分布的影响,为优化A. succinogenes CGMCC 1593厌氧发酵丁二酸工艺提供参考。首先,构建了Actinobacillus succinogenes以50g/L葡萄糖为底物进行厌氧发酵条件下的代谢网络,其中包括20个代谢反应和20个化合物,采用代谢通量分析法(MFA)得到20×15的矩阵方程并通过MATLAB 7.0软件计算,得到了不同代谢时期的通量分布图。结果表明:在对数生长期(8 h)时,丁二酸通量较低,生物量合成通量较高,而在代谢稳定期(20h)时丁二酸通量增加了45%,生物量合成通量则降低了80%。其次,研究了A.succinogenes CGMCC 1593厌氧发酵过程中氧化还原电位对菌体生长和发酵产物的影响,发现菌体生长和丁二酸积累的较佳ORP分别为-220 mV和-270 mV;比较ORP在-220 mV,-270 mV时,发酵对数生长期(8 h)和稳定期(20 h)代谢通量分布,以及发酵过程中PEP、PYR节点,NADH通量分配的变化,得出:在ORP -270 mV时,NADH总通量和丁二酸方向代谢通量增幅明显。丁二酸产率为34 g/L,最终糖利用率达到80%,较未ORP调节前(丁二酸产率:28 g/L,糖利用率65%)提高了15%。再次,考察了分别使用碳酸镁和碳酸钠调节pH,A.succinogenes CGMCC 1593厌氧发酵过程32h平均代谢通量分布和关键节点的通量分布情况:碳酸钠为pH剂条件下NADH,丁二酸通量均略高于使用碳酸镁调节,但菌体在16h发生絮凝,并伴有丁二酸生成速率下降。通过考察营养因子对菌体生长和丁二酸产量的影响,采用碳酸钠调节pH,在优化的条件下,A.succinogenes CGMCC 1593在5L发酵罐中,丁二酸产率达到39g/L,糖利用率达到90%,较优化前(29g/L,68%)分别提高了30%和20%;略优于与控制ORP的碳酸镁调节pH策略(34 g/L,80%)