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噬菌体污染对工业微生物转化过程具有破坏性的影响。噬菌体污染可使发酵菌体裂解从而导致发酵系统的瘫痪,对产品质量也有不利的影响,给生产企业带来巨大的经济损失。2-酮基-D-葡萄糖酸(2-keto-D-gluconicacid,2KGA)是采用细菌发酵工业化规模生产的有机酸之一,其生产菌荧光假单胞菌也同样遭受到噬菌体的污染,带来的影响是延缓葡萄糖消耗和降低2KGA产率,严重时可以终止发酵。
本研究在分离纯化荧光假单胞菌噬菌体的基础上,对其生物学特性进行研究,提出有效的补救措施以降低发酵过程中噬菌体污染带来的损失。研究结论主要如下:
(1)通过双层平板法从荧光假单胞菌K1005的异常发酵液中分离出1株烈性噬菌体。电镜观察结果表明,噬菌体形态为蝌蚪状,具有直径约99nm的六角形头部,带有非收缩性的长尾,尾长约103nm,粗径约39nm。通过分析确定其为1株新发现的噬菌体,将其命名为KSL-1,在噬菌体分类中属长尾噬菌体科。限制性酶切分析显示,噬菌体KSL-1基因组大小约为53kb。
(2)从噬菌体最佳感染复数、一步生长曲线、对酸碱和热的耐受性等方面研究了噬菌体KSL-1的生物学特性,进一步了解噬菌体KSL-1与其宿主菌之间的基本关系。测得噬菌体KSL-1感染其宿主菌荧光假单胞菌K1005的最佳感染复数为0.001;测定了噬菌体KSL-1感染其宿主菌荧光假单胞菌K1005的一步生长曲线,潜伏期约为90min,裂解期约为75min,裂解量为52;在pH7-10条件下噬菌体KSL-1较稳定,当pH低于7或高于10时,噬菌体KSL-1的稳定性受到显著的影响;噬菌体KSL-1对温度较敏感,在80℃和90℃条件下,可以分别于30min和15min内完全灭活;采用“终点滴定——返浊法”测得荧光假单胞菌K1005耐噬菌体KSL-1突变的频率为1.6×10-6。
(3)相对定量地描述了不同发酵时期噬菌体的污染对2KGA生产所造成的危害。实验结果表明,噬菌体污染时期愈早所造成的危害愈大。在噬菌体存在的条件下,适当添加新鲜菌液可以明显改善2KGA的发酵生产能力,提高了发酵转化率和生产强度,缩短了发酵周期,降低了由于噬菌体污染所造成的经济损失,即采取补种措施可以有效减轻噬菌体污染给2KGA发酵带来的不利影响。