L-精氨酸(L-Arginine，L-Arg)也称精氨酸，是一种具有胍基的碱性氨基酸。它还是一种半必须氨基酸，机体能自身合成，但处于生长发育的儿童和在应急状态时，需要补充外源的L-Arg。L-Arg是20种氨基酸之一，是合成蛋白质和肌酸的原料，是尿素循环的主要代谢产物。最近的研究表明，L-Arg能降低胆固醇的含量，增强血管的弹性，具有抗动脉硬化的作用，辅助治疗冠状动脉硬化疾病。1998年，L-Arg一氧化氮途径的发现使得L-Arg的研究成为国内外研究的热点。在L-Arg/NO途径中，L-Arg通过能增强血管细胞中NO的合成缓慢限制升高的血压，起到舒张血管和增加血流的作用。L-Arg是合成NO的底物，又是药用氨基酸生产的“瓶颈”产品之一，因此在医药工业有着广泛的应用。 选育性能优良的、具有强大的L-Arg合成酶系的菌株是发酵法生产L-Arg的关键环节。L-Arg是不分枝合成途径的产物，这一途径有八步反应，需要八个酶催化，并且L-Arg本身就是其合成途径的调节因子。谷氨酸是L-Arg合成的前体，L-Arg生产菌经过鸟氨酸和瓜氨酸合成L-Arg。因此选育L-Arg生产菌需考虑菌株能否合成L-谷氨酸，且能解除自身的反馈抑制，丧失L-Arg分解能力的突变株十分重要，确定合适的发酵条件，以大量积累L-Arg。 本研究通过物理化学相结合的诱变方法，获得抗L-Arg结构类似物突变株，根据突变株的生理生化特征，设计合理的发酵培养基的碳氮比，优化发酵工艺条件，提高L-Arg生产菌的产酸水平，为工业化生产奠定基础，促进我国氨基酸工业的发展，改变我国L-Arg生产的被动局面。 本研究以北京棒杆菌AS1.299为出发菌株，对其进行物理化学逐级诱变，逐级筛选。研究了物理化学诱变的条件，确定紫外诱变条件为30W紫外灯照射菌悬液25s。化学诱变条件为1％硫酸二乙酯处理30min。复合诱变条件为紫外照射15s后立即用1％硫酸二乙酯处理20min。获得一株具有三重抗性的突变株。以含有L-Arg结构类似物，如D-精氨酸、S-甲基半胱氨酸、L-同型精氨酸盐酸盐的琼脂平板作为筛选平板，通过浓度剃度法理性筛选抗性菌株，比较不同阶段获得的几株抗性突变株的产酸水平，筛选到一株L-Arg结构类似物多种抗性的突变株FHA0055(SMCr，D-Argr，L-HAr)，初步摇瓶发酵产酸水平为4.14g/L。该突变株为G+，能发酵葡萄糖、蔗糖，不能发酵乳糖，MR阳性，VP阴性。 培养基中碳氮比和发酵条件对L-Arg生产菌的生长和L-Arg积累有非常重要的影响。试验对培养基中的碳氮比进行研究，确定较合适碳氮比为100∶32.5。正交试验确定了最优的发酵条件，250mL三角瓶装80mL发酵培养基，发酵温度32℃，摇瓶转速控制120r/min，pH7.0，接种量5％，发酵时间为76h，产酸水平15.34g/L，是出发菌株的18倍。 实验研究了发酵液中L-Arg的定量测定方法，确定了分光光度法测定适合条件。 在5L全自动发酵罐上进行发酵试验，发酵液装量为3L，培养基中含糖10％，6％(NH4)2SO4，0.1％KH2PO4，0.05％MgSO4，1.0％玉米浆，3％CaCO3，40μg/L生物素，3.5％谷氨酸，发酵pH控制7.0，温度32℃，转速为360r/min，通风比为1∶6，当发酵时间达到20h，菌体生长达到最大。12h期开始产酸，产酸最大的时间是76h，达12.56g/L。