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本文以一株实验室保存的枯草芽孢杆菌YD-1为出发菌株。该菌株的较适碳源为葡萄糖,较适氮源为玉米浆和酵母粉,发酵过程中需要添加的金属离子为Mn2+,在培养基初始pH7.2,37℃,35mL装液量、10h种子、接种量5.7%、180r/min条件下摇床发酵3天,3-羟基丁酮产量最高可达15.60g/L。以YD-1为出发菌株,用紫外线进行诱变,经过初筛和复筛其产量从15.60g/L提高到17.78g/L,之后以硫酸二乙酯诱变,经初筛和复筛获得目的菌株S-10,产量19.02g/L,较出发菌株提高21.92%。对诱变菌株S-10进行遗传稳定性实验,将S-10在斜面上连续传代20次,分别取第1、5、10、15、20代进行发酵,测定其3-羟基丁酮产量,结果证明该菌株遗传稳定性良好,具备作为生产菌株的潜力。对菌株S-10的生理生化特征进行初步研究。与出发菌株YD-1相比,诱变菌株S-10死灭温度提高1℃,发酵液的颜色发生一定变化,培养14h的诱变菌株在显微镜下观察时发现更容易串联生长,其他生理生化指标无明显变化。实验确定发酵液的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母粉与玉米浆的混合物。研究了二价金属离子Mg2+、Zn2+、Mn2+与三价金属离子Fe3+对发酵产物的作用,四种离子均有促进作用,其中,Mn2+促进作用最为明显,其他离子作用相对较小。优化后,3-羟基丁酮产量提高到19.88g/L。优化S-10的发酵条件,其最佳发酵条件为pH7.0,温度36℃,装液量30mL,接种种子为8h种子,接种量5%,摇床转速180r/min,发酵时间84h。优化后,产量高达20.50g/L。对两株枯草芽孢杆菌进行SDS-PAGE凝胶电泳,发现二者在蛋白质水平上无明显差异。进一步采用RAPD技术,对枯草芽孢杆菌YD-1和诱变菌株S-10进行DNA水平上的遗传物质分析,发现二者电泳图谱存在差异,由此判断突变株在DNA水平上发生了轻微改变,是一株高产3-羟基丁酮的枯草芽孢杆菌新菌株。
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