氧化葡萄糖酸杆菌高产L-山梨糖：过表达与固定化发酵工艺优化

本文主要探讨了氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）在L-山梨糖生产过程中的应用优化技术，特别是在2014年由王小北、周景文、刘杰和堵国成等人合作的研究中。研究者通过代谢工程手段改造了野生菌株，获得了过量表达山梨醇脱氢酶基因(sldhAB)的重组菌株WSH-003。这种改造有助于提高L-山梨糖的生成效率。 首先，研究人员采用海藻酸钠和硅藻土的包埋法将这些高表达的细胞固定化，这一步骤旨在提高菌株的稳定性和重复利用性，同时减少了细胞在发酵过程中的流失。固定化技术使得微生物可以在发酵罐中长时间保持活性，减少了菌体的回收和培养成本。 接着，他们在1升发酵罐中对发酵条件，如温度、pH、营养成分等以及补料策略进行了细致的优化。通过对发酵过程中底物消耗的数学模型进行模拟，研究人员设计了一种分批补料发酵工艺，这种策略能够更有效地利用底物，减少代谢废物积累，并提高L-山梨糖的产率。 实验结果显示，与野生菌株相比，固定化重组菌株在1升发酵罐水平上的L-山梨糖产量显著提升，达到了20.3%，并且发酵周期明显缩短，减少了约1/3的时间。这一优化策略使得固定化菌株能在19天内完成补料发酵，从而提高了L-山梨糖的净累积产量，达到了30.3%的相对增长。 这项研究的重要意义在于，它不仅展示了通过基因工程和固定化技术提高微生物发酵效率的可能性，也为L-山梨糖工业生产提供了一种更经济、高效的生产途径。此外，文中提到的分批补料发酵工艺为其他工业微生物发酵过程提供了有价值的经验，对于优化生物转化过程和提升整体生产效率具有实际应用价值。 关键词包括维生素C、山梨醇脱氢酶、过量表达、固定化以及分批补料发酵，这些关键词反映了论文的核心技术和方法，对于了解和引用该领域的研究成果具有指导意义。这篇论文是工程技术领域关于L-山梨糖生产的一篇重要研究论文，值得相关从业者深入学习和借鉴。