生物合成对香豆酸大肠杆菌工程菌的构建

对香豆酸是一种具有预防心血管疾病、抗氧化和抗菌消炎等生物活性的酚类物质,同时,它也是高价值苯丙烷类保健营养品(如白藜芦醇)的前体。本研究希望创制出一种生物合成对香豆酸的方法,以缓解对香豆酸的供求问题。把带有粘红酵母(Rhodotorula glutinis)酪氨酸解氨酶(Rg TAL)基因的组成型表达载体转化大肠杆菌ATCC31884,并通过PCR鉴定后,获得重组菌株。对重组菌株进行发酵培养,对发酵液进行高效液相色谱检测,确定工程菌具有生物合成对香豆酸的能力。随后通过优化L-酪氨酸的添加量和工程菌的发酵时间,最终确定,底物L-酪氨酸的添加量为0.5 m M,发酵时间为36 h,检测发酵液中的对香豆酸含量最高,为161.23 mg/L。这表明,Rgtal基因在重组大肠杆菌中成功得到了表达,并且能利用自身代谢和外源添加的L-酪氨酸生物合成对香豆酸。     

高产靛蓝色素大肠杆菌工程菌构建及其发酵转化条件

天然食用蓝色系色素是一类稀缺资源。本文克隆假单胞菌B3中苯乙烯单加氧酶基因sty AB,将其超量表达于大肠杆菌DH5α,构建高产靛蓝色素工程菌,研究色氨酸发酵转化生成靛蓝色素的影响因素,通过正交设计试验优化靛蓝色素发酵条件。结果表明,构建的sty AB基因过表达大肠杆菌DH5α-sty AB具有较高靛蓝色素合成能力,而野生菌DH5α中未检测到靛蓝色素生成;发酵液起始pH、温度、时间、底物色氨酸浓度等因素条件对DH5α-sty AB靛蓝色素合成代谢有一定影响。正交设计试验优化的发酵条件为:起始pH 6.8、色氨酸质量浓度1.2 mg/m L、发酵温度33℃、发酵时间28 h。在此条件下,靛蓝色素产量达到592.50 mg/L,较未优化前(414.61mg/L)提高了42.9%,接近理论值770.60 mg/L;工程菌DH5α-sty AB发酵底物吲哚的靛蓝色素产量为60.00 mg/L,表明色氨酸更适宜为靛蓝色素发酵底物。上述结果为天然靛蓝色素生物转化提供了理论依据和技术指导。     

肉桂酸酶法合成L-苯丙氨酸的研究

研究了粘红酵母hodotorula glutinis ZW194中苯丙氨酸解氨酶生物催化肉桂酸氨化合成苯丙氨酸的反应条件,考察了不同的表面活性剂对转化反应的影响,结果表明,最适转化反应条件:pH 10.5,铵离子浓度8 mol/L,碳酸氢铵/氨水(W/V)=2/8,t-Ca浓度15 g/L,反应时间8 h。最适反应温度为35℃,40℃时依然保持着88%的转化水平,具有抗高温稳定性。在转化反应系统中添加0.20%(W/V)的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)可以提高L-Phe积累量。     

苯丙氨酸生物合成关键酶基因pheA与aroF协同表达

目的:优化L-苯丙氨酸生物合成通路上的关键酶基因pheA、aroF的蛋白表达,构建高产L-苯丙氨酸的工程菌株。方法:通过设计酶基因的间隔调控序列,分别构建重组质粒pZE12-RBS-AF和pZE12-AF,SDS-PAGE观察蛋白表达量,转入营养缺陷菌MGΔ中构建工程菌,并发酵培养。结果:工程菌MGΔpZE12-AF苯丙氨酸的产量比工程菌MGΔpZE12-RBS-AF高1倍,实现了L-苯丙氨酸生物合成关键酶基因pheA和aroF协同,匹配表达。结论:调整串联酶基因之间的间隔调控序列可实现苯丙氨酸合成酶基因的协同表达,提供了一种新的提高苯丙氨酸工程菌产量的方法。     

苯丙氨酸解氨酶重组大肠杆菌的培养

为了提高苯丙氨酸解氨酶的产量和活力,对高效表达圆红冬孢酵母苯丙氨酸解氨酶基因的重组大肠杆菌JM109进行培养,优化了发酵培养基成分、培养条件以及发酵工艺,结果表明,最佳葡萄糖浓度为20 g/L,碳氮比为7.86,添加5 g/L酵母粉和蛋白胨有利于菌体产酶,最佳发酵液初始pH为7.5,接种量为10 %.通过以上优化,重组大肠杆菌培养18 h时酶活可达到70 U/g(DCW),酶活比原工艺提高了1.6倍.     

10-羟基-12-十八碳烯酸的静息细胞合成

10-羟基-12-十八碳烯酸(10-HOE)是一种典型的微生物源羟基不饱和脂肪酸,具有抑菌、抗炎、抗过敏等功效,在食品、药品、化工等行业具有很好的应用前景,因此,10-HOE的生物合成十分重要。本文以亚油酸为底物,以含10-亚油酸水合酶的重组大肠杆菌为催化剂,采用静息细胞法生物合成10-HOE,通过优化黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)浓度、溶剂种类及含量、甘油含量、氯化钠浓度、转化温度、溶液pH值、菌浓度、底物浓度和培养时间等9个单因素转化实验,来提高10-HOE的转化率。细胞转化生物合成的优化条件为:FAD浓度0.25 mmol/L,添加2%的正己烷,氯化钠浓度15 mmol/L,亚油酸底物质量浓度20 g/L,菌质量浓度200 g/L、溶液pH7.0,在37 ℃、200 r/min的摇床中培养24 h,获得的10-HOE转化率为(73.1±0.9)%,转化质量浓度为(16.3±0.2) g/L。该转化是目前为止10-HOE生物合成报道的最高转化浓度。本研究为大规模制备10-HOE提供了工艺路线,为工业化生产10-HOE提供参考。     

宇佐美曲霉木聚糖酶基因在大肠杆菌中的表达与优化

从宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001中克隆木聚糖酶基因xynⅡ,将不含原酶信号肽编码序列的xynⅡ以正确的读码框克隆到大肠杆菌表达载体pET-28a中,构建成重组质粒pET-Xn并转化大肠杆菌,得到重组工程菌KN21。通过对其进行IPTG浓度、温度等诱导培养条件的优化后,胞内重组木聚糖酶活力最高达到81.77U/mg。对重组木聚糖酶进行酶学性质研究,显示其最适温度为45℃,最适pH为4.5。     

L-苯丙氨酸解氨酶产生菌分离及酶促反应研究

从土壤中分离出具有较高活力的苯丙氨酸解氨酶产生菌株——酵母菌SAl。对其酶的诱导合成以及转化肉桂酸生产L-苯丙氨酸条件进行了优化。结果表明，L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、L-异亮氨酸作为诱导物及联合使用均能提高L-苯丙氨酸解氨酶的酶活力单位，其中L-酪氨峻的诱导性最好：最佳酶促反应条件为：2．0％反式肉桂酸，碳酸氢铵：氨水（W：V）=4：4，pH10．6，34℃，反应时间8h；往转化体系中添加甘油对酶活力有较好的保护作用。     

底物和产物对鲜切山药苯丙氨酸解氨酶活性的影响

本实验以山药为材料提取苯丙氨酸解氨酶(PAL),研究底物和产物对山药PAL活性的影响。结果表明:苯丙氨酸促进PAL活性,PAL最适底物浓度为200mg/L,底物浓度过高或过低对酶活力都不利;反式肉桂酸抑制PAL活性,最强抑制浓度为120mg/L,高于或低于这个浓度抑制作用减弱;阿魏酸抑制PAL活性,最强抑制浓度为40mg/L,之后随浓度增加抑制作用减弱,浓度增加至100mg/L时抑制作用最弱,以后随浓度增加抑制作用又增强。     

重组降血压肽ACEIP的表达及活性鉴定

选择降血压肽WQVLPNAVPAK，人工合成大肠杆菌密码子优化后六串联体血管紧张素转换酶抑制肽(angiotensin I-converting enzyme inhibitory peptide,ACEIP)基因片段ACEIP，将其克隆至表达载体pET30a后构建重组质粒pET30a-ACEIP。该重组质粒经限制性内切酶Nde I和HindIII双酶切鉴定、菌落聚合酶链式反应鉴定后，将其化转至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中，构建了表达工程菌大肠杆菌BL21(DE3)/pET30a-ACEIP。工程菌经终浓度为0.8 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷导后，Tricine-十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳显示在分子质量约为8.7 kDa处出现一条明显条带。经Ni²⁺亲和层析、肠激酶酶切后纯化得到串联多肽ACEIP。其中融合蛋白的表达量为61.30 mg/L，串联多肽ACEIP的表达量为57.84 mg/L。串联多肽经胰蛋白酶酶解后的IC₅₀值为6.39 mg/m L,ACE抑制活性高于单体肽WQVLPNAVPAK的抑制活性(I...     

不同通路配置对大肠杆菌合成2’-岩藻糖基乳糖的影响

在大肠杆菌BL21 Star (DE3)中建立了2’-岩藻糖基乳糖（2’-fucosyllactose，2’-FL）的从头合成途径，通过CRISPR/Cas9系统敲除了β-半乳糖糖苷酶基因lacZ M15序列和尿苷二磷酸-葡萄糖脂质载体转移酶基因wcaJ，探究了操纵子、假操纵子和单顺反子3 种不同通路配置对重组大肠杆菌合成2’-FL的影响。结果表明：从头合成途径的基因在大肠杆菌BL21 Star (DE3)过表达后摇瓶发酵产生的2’-FL质量浓度为0.34 g/L。敲除lacZ M15和wcaJ后，重组菌产生的2’-FL质量浓度增加到了1.26 g/L。在操纵子形式下，重组菌BS-7摇瓶发酵产生的2’-FL质量浓度最高，达1.92 g/L。BS-7在10 L发酵罐中分批补料发酵37 h后产生的2’-FL质量浓度达到14.04 g/L，2’-FL产率为0.59 g/（L·h），乳糖转化率为63%。因此，大肠杆菌合成2’-FL过程中，较低的基因表达强度更有助于提高其产量，同时可提高底物的转化效率。     

表达藤黄微球菌过氧化氢酶基因的工程大肠杆菌发酵条件优化

目的优化表达重组藤黄微球菌(M.luteus)过氧化氢酶基因工程菌的发酵条件。方法以生物量和目标蛋白表达量为判断标准,利用单因子试验和正交试验在摇瓶水平优化初始pH、IPTG浓度、诱导时机、诱导时间等影响工程菌发酵制备藤黄微球菌过氧化氢酶的发酵条件。结果最佳发酵工艺参数:培养基初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,装液量75 mL,接种量6%,培养温度37℃,诱导表达时间5 h。蛋白表达量比优化前提高近30%,重组蛋白经Ni-NTA纯化和透析后,酶活性为166.0 U/(mg.protein),以实验条件相同野生菌酶活100.0 U/(mg.protein)为对照,重组酶的酶活性提高66%。结论工艺优化后,酶表达量及酶活性均显著提高。     

代谢工程优化大肠杆菌高效合成L-苯丙氨酸

为获得1 株稳定高产的L-苯丙氨酸工程菌株,利用规律间隔成簇短回文重复序列/Cas9技术,在大肠杆菌W3110中引入已解除反馈抑制的分支酸变位酶/预苯酸脱水酶PheA,随后利用不同强度的启动子对莽草酸途径中各反应酶进行调控,并通过摇瓶发酵确定了莽草酸途径各步反应酶的最适表达强度,最后通过增加前体物磷酸烯醇式丙酮酸供应,获得了1 株性能最佳的L-苯丙氨酸工程菌株PHE12。利用该菌株进行摇瓶发酵24 h,L-苯丙氨酸产量达20.5 g/L。利用发酵罐分批补料发酵48 h后,L-苯丙氨酸产量达81.8 g/L,与目前文献报道的最高产量相比产量提高了12.2%,生产强度和糖酸转化率（葡萄糖计）分别为1.7 g/（L·h）和0.24 g/g,工业前景良好。     

高产琥珀酸重组大肠杆菌的构建及厌氧发酵

以野生型大肠杆菌Escherichia coli W为出发菌株,利用Red同源重组系统分别敲除了乳酸脱氢酶基因(ldhA)、乙醇脱氢酶基因(adhE)、丙酮酸甲酸裂解酶基因(pflB)、丙酮酸氧化酶基因(poxB)和乙酸激酶基因(ackA),再通过无氧生长进化筛选过程,构建得到在厌氧条件下能有效生长,并以琥珀酸为主要发酵产物的重组大肠杆菌WS100(△ldhA,△adhE,△pflB,△poxB,△ackA)。利用15 L发酵罐进行厌氧发酵测定显示,经72 h发酵,菌体密度OD600最大值可提高至6.48,琥珀酸产量达到70.13 g/L,琥珀酸的生产强度为0.98 g/(L.h),葡萄糖-琥珀酸转化率为76%。发酵液中副产物含量低,乙酸含量为5.34 g/L,乳酸产量仅为0.15 g/L,未检测到甲酸和乙醇生成。结果表明,厌氧条件下,该工程菌可有效利用低营养成分的无机盐培养基,在不表达任何外源基因的条件下可稳定高产琥珀酸,具有极大的工业化开发前景。     

5L发酵罐高密度培养番茄红素工程菌及其发酵条件优化

本研究对产番茄红素的工程菌W-05进行发酵条件优化。首先单因素实验确定培养基种类;培养温度;培养基中的较优碳源、氮源以及无机盐。然后根据单因素实验结果,设置响应面实验确定各因素之间的交互影响,响应面实验结果表明培养基各组分为:蛋白胨10.00 g/L、酵母浸出粉5.00 g/L、甘油7.80 mL/L、硝酸铵3.30 g/L、KH2PO4 1.80 g/L、Na Cl 11.62 g/L时,番茄红素得率达理论值为3.42 mg/L。在5 L发酵罐中,使用优化后的培养基高密度培养工程菌W-05。实验结果显示工程菌W-05高密度培养较优发酵条件为:p H值为7.0,溶氧百分数为20%左右及指数流加补料。此条件对比普通分批培养条件,菌体的生物量和番茄红素产量显著提高(p0.05)。优化发酵29 h后的菌体干重达到16.55 g/L,番茄红素得率为19.93 mg/L。这说明改善培养基成分及发酵条件能大幅提高工程菌的番茄红素得率。     

基于16SrDNA的醋酸菌筛选及其发酵特性

醋酸菌是影响纯种液态酿醋效率的关键因素。为获得高质量浓度醋酸生产菌,本研究将常规筛选方法与分子生物学技术相结合进行优良醋酸菌的筛选。采用高质量浓度酒精和醋酸培养基富集,挑取醋酸菌膜初步分离目的菌;借助生理生化特征与16S rDNA保守序列分析方法鉴定并获得一株产酸高的巴氏醋酸杆菌JST-S(Acetobacter pasteurianus JST-S,BJST-S);在与沪酿1.01(Acetobacter pasteurianus HN 1.01)进行发酵特性对比研究时发现,BJST-S在生长速率、产酸速率及耐醇和耐酸等方面均优于沪酿1.01;半连续发酵3批次BJST-S的产酸量维持在58.10~59.68 g/L,发酵强度维持在1.21~1.24 g/(L·h),说明该菌产酸特性稳定。研究结果可为醋酸工业化生产以及优良菌株的选育提供一定的理论参考。     

二十碳五烯酸高产菌株的诱变选育及柠檬酸对其油脂合成的影响

利用UV-LiCl复合诱变腐霉出发菌株,通过低温培养和苏丹Ⅱ染色镜检初筛、摇瓶发酵复筛,获得1株二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA)高产菌株腐霉H6,经20℃-15℃二阶段培养168 h,所得生物量、油脂含量和EPA含量分别为23.50 g/L、17.54%和15.36%,EPA产量为633.17 mg/L,较出发菌株(263.80 mg/L)提高了140.02%,且产量、性状稳定。添加不同浓度柠檬酸对腐霉H6油脂合成调控的研究表明,发酵中期添加1.5 g/L柠檬酸可显著增加葡萄糖的利用率,提高油脂含量和EPA含量,EPA产量达890.49 mg/L,与对照相比提高40.64%。发酵实验表明腐霉H6极有潜力开发成为工业化生产菌种。     

中和剂对大肠杆菌工程菌HBUT-L16发酵产L-乳酸的影响

该文对前期构建的产高光学纯度L-乳酸的大肠杆菌工程菌HBUT-L进行了耐乳酸钠的驯化,并对驯化前后菌株发酵产L-乳酸的中和剂进行了选择和对比。结果表明,经过28代驯化后的菌株HBUT-L16以Ca（OH）2作中和剂时发酵效果较NaOH为中和剂时效果好,L-乳酸产量、糖酸转化率及生产强度分别提高了6.6%、5.6%、44.4%。与驯化前菌株HBUT-L的发酵结果相比,HBUT-L16以Ca（OH）2为中和剂进行发酵时,乳酸产量提高了4.4%,糖酸转化率提高了2.8%,生产强度增加了26.71%;而以NaOH为中和剂时,对驯化前后菌株的发酵效果影响不大,由此推测耐乳酸钠的驯化主要通过提高工程菌对乳酸根的耐受性而非钠离子的耐受性,来提高L-乳酸的产量。     

Enhancement of retinal production by supplementing the surfactant Span 80 using metabolically engineered Escherichia coli

The optimal temperature and pH for retinal production using metabolically engineered Escherichia coli in a 7-l fermentor were found to be 30°C and 7.0, respectively. The agitation speed was a critical factor for retinal production. The optimal agitation speed was 400 rpm (oxygen transfer coefficient, k(L)a, = 92 1/h) in batch culture and 600 rpm (k(L)a=148 1/h) in a fed-batch culture of glycerol. Span 80 was selected as a surfactant for retinal production in metabolically engineered E. coli because Span 80 had proven the most effective for increased retinal production among the tested surfactants. Under the optimal conditions in the fed-batch culture with 5 g/l Span 80, the cell mass and the concentration, content, and productivity of retinal were 24.7 g/l, 600 mg/l, 24.3mg/g-cells, and 18 mg l(-1)h(-1) after 33 h, respectively. They were 1.2-, 2.7-, 2.3-, and 2.7-fold higher than those in the fed-batch culture without Span 80, respectively. The concentration and productivity of retinal in this study were the highest ever reported. The hydrophilic portion of Span 80 (sorbitan) did not affect cell growth and retinal production, but the hydrophobic portion (oleic acid) stimulated cell growth. However, oleic acid plus sorbitan did not stimulate retinal production. Thus, Span 80, as a linked compound of oleic acid and sorbitan produced by esterification, proved to be an effective surfactant for the enhancement of retinal production.