大肠杆菌ptsG基因缺陷菌株的构建及其发酵混合糖产L-丙氨酸

为了增强大肠杆菌（Escherichia coli）JH-B2利用混合糖产L-丙氨酸的能力,通过Red同源重组技术敲除了转运葡萄糖的关键基因ptsG,构建新菌株JH-B3。结果表明,以10%混合糖（5%葡萄糖和5%木糖）为碳源,ptsG基因缺陷菌株JH-B3同时利用葡萄糖和木糖,且在32 h时利用完葡萄糖,表明了ptsG基因的敲除大幅减弱了葡萄糖效应;而菌株JH-B2在发酵24 h时利用完葡萄糖,在28 h时才开始利用木糖,表现出葡萄糖效应。发酵至98 h,ptsG基因缺陷菌株JH-B3已经利用完木糖,其丙氨酸产量为94.1 g/L,生产强度为0.96 g/（L·h）,而菌株JH-B2在同等时间内还剩18.10 g/L木糖未利用,其丙氨酸产量为77.6 g/L,生产强度为0.79 g/（L·h）。ptsG基因缺陷菌株JH-B3的丙氨酸生产强度较JH-B2提高了21.5%,能够同时利用混合糖发酵产丙氨酸,为利用木质纤维素糖源生产丙氨酸提供了工业应用基础。     

克雷伯氏菌乙醛脱氢酶基因过表达及产乙醇发酵工艺优化

为获得高效产乙醇的基因重组菌,该研究从克雷伯氏菌（Klebsiella sp.）WL1316中克隆乙醛脱氢酶aldh基因,进行同源过表达,考察其利用木质纤维素水解液中葡萄糖和木糖的能力,并以乙醇含量为响应值,通过单因素试验及响应面试验对其发酵稻草水解液产乙醇的工艺条件进行优化。结果表明,成功构建了同源过表达aldh基因的重组菌株aldh-pET-28a-Klebsiella sp. WL1316,其保持了野生菌株Klebsiella sp. WL1316利用木质纤维素水解液中葡萄糖和木糖的特性,且发酵稻草水解液产乙醇的最优发酵工艺为发酵时间60 h,异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导浓度1.5 mmol/L,发酵培养基初始pH值7.3,初始还原糖含量59 g/L。在此最优工艺条件下,重组菌株的乙醇含量为（5.39±0.51）g/L,是野生菌株[（3.67±0.32）g/L]的1.47倍,表明aldh基因的过表达促进了乙醇产量的提高。     

磷酸转移酶系统关键基因敲除对Klebsiella pneumoniae产1,3-丙二醇的影响

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)在以葡萄糖作辅底物发酵甘油生产1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PDO)过程中,由于细胞存在碳分解代谢抑制现象,葡萄糖优先于甘油被菌体吸收代谢用于细胞生长及副产物的累积,影响1,3-PDO的合成。基于K.pneumoniae葡萄糖转运及碳代谢调控相关的磷酸转移酶系统(phosphotransferase system,PTS),利用Red重组技术对PTS系统中与葡萄糖特异性转运相关的基因ptsG(编码葡萄糖特异性转运膜透性酶EⅡBC~(Glc))、crr(编码胞浆可溶性葡萄糖特异性转运酶EⅡAGlc)分别进行敲除,并考察上述基因缺失对细胞生长、1,3-PDO合成和副产物代谢的影响。结果显示,敲除ptsG、crr基因后,甘油转化率较野生菌分别提高26.2%和42.7%,其中突变株K.pneumoniaeΔcrr的1,3-PDO的产量达到23.1 g/L,提高35.8%。上述结果表明,敲除ptsG、crr基因改造PTS系统能够有效提高底物甘油利用率,强化1,3-PDO合成。     

底物选择性大肠杆菌共发酵葡萄糖和木糖产生乙醇

为了实现混合糖发酵产乙醇过程中葡萄糖和木糖的同步利用,采用基因删除技术,经代谢工程改造,构建了葡萄糖/木糖选择性代谢产乙醇大肠杆菌,并通过摇瓶发酵试验研究双菌株共发酵产乙醇的发酵性能。在删除了甲酸、乙酸、乳酸和琥珀酸合成途径的出发菌株Escherichia coli B0013-1031 (pta-ackA,ldh A,pfl B,frd A)基础上,删除木糖异构酶基因xyl A,得到木糖不利用菌株B0013-2010;通过回复突变修复B0013-1031 xyl H功能,并删除其中葡萄糖运输和代谢途径关键酶基因pts G、glk和man Z,得到葡萄糖不利用菌株B0013-2011H。将携带Zymomonas mobilis乙醇合成途径关键酶基因pdc和adh B的质粒p Etac-PA分别转入上述菌株,获得产乙醇重组菌B0013-2010PA和B0013-2011HPA;以此双菌株共发酵葡萄糖和木糖合成乙醇,乙醇合成速率为1. 01 g/(L·h),葡萄糖和木糖消耗速率分别为2. 02 g/(L·h)和1. 05 g/(L·h)。双菌株共发酵显著改善了乙醇发酵过程葡萄糖和木糖的同步利用。     

谷氨酸棒状杆菌葡萄糖代谢阻断工程菌的构建

采用反向代谢工程的策略,以谷氨酸棒杆菌ATCC 13032野生型为出发菌株,利用无抗性标记的同源重组方法,敲除了编码葡萄糖pts系统关键转运蛋白基因ptsG、ptsH-ptsI和葡萄糖转运系统关键转运蛋白基因abc、abc2和iolt1,得到了5株逐次敲除了相应基因的突变株。结果表明:当以葡萄糖为唯一碳源培养时,CGΔptsG菌株的葡萄糖的消耗是野生型的50%,菌体OD值为1.473;CGΔptsH-ptsI菌株的葡萄糖的消耗是野生型的39.5%,菌体OD值为1.226;CGΔabc菌株的葡萄糖的消耗是野生型的36%,菌体OD值为1.092;CGΔabc2菌株的葡萄糖的消耗是野生型的26.2%,菌体OD值为0.486;CGΔiolt1葡萄糖的消耗和菌体生长OD值为0,实现了谷氨酸棒状杆菌葡萄糖代谢的阻断,说明ptsG、ptsH-ptsI、abc、abc2和iolt1所编码的转运蛋白具有葡萄糖转运功能。     

不依赖IPTG诱导产木糖醇大肠杆菌工程菌的构建

该研究采用分子生物学技术构建不依赖异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导产木糖醇的大肠杆菌（Escherichia coli）工程菌,并研究启动子、质粒拷贝数、诱导剂IPTG的添加、基因xylA和xylB的敲除以及木糖含量对工程菌发酵产木糖醇的影响。结果表明,当转速为200 r/min时,E. coli AI07/pWYZ-1（启动子为lacP）的木糖醇产量是E. coli AI07/pAGI02（启动子为pflB-p6）的1.8倍;E. coli AI07/pWYZ-2（中拷贝质粒pBR322）的木糖醇产量高于E. coli AI07/pWYZ-1（高拷贝质粒pUC19）,分别为19.56 g/L、7.90 g/L;是否添加诱导剂IPTG对E. coli AI07/pWYZ-2产木糖醇影响不大,且在发酵96 h时,木糖醇产量极显著高于E. coli AI05/pWYZ-2（P＜0.01）,其在不添加IPTG的条件下,当木糖初始质量浓度为80 g/L,发酵时间为108 h时,木糖醇产量达48.7 g/L。     

glmU基因单功能敲除对大肠杆菌生产氨基葡萄糖的影响

大肠杆菌中的glmU是葡糖胺-1-磷酸尿苷酰转移酶/葡糖胺-1-磷酸乙酰转移酶双功能基因。 同源单交换方法敲除大肠杆菌 中葡糖胺-1-磷酸乙酰转移酶单结构域基因glmU, 即利用重叠PCR将葡糖胺-1-磷酸尿苷酰转移酶结构域内603 bp序列与抗性基因 ampR连接,经过末端单酶切（HindⅢ）后电转化至大肠杆菌（E. coli）BL21感受态细胞中,经同源臂单交换,将抗性基因ampR整合至 glmU基因内部,实现该结构域功能失活的同时,保留葡糖胺-1-磷酸尿苷酰转移酶功能域活性。 通过发酵实验分析glmU单结构域缺 失在大肠杆菌中对氨基葡萄糖生产的影响。 结果表明,发酵20 h后重组菌的氨基葡萄糖产量为1 049.6 mg/L,为原始菌E. coli BL21氨 基葡萄糖产量103.34 mg/L的10.2倍。 表明glmU是影响大肠杆菌产生氨基葡萄糖的关键基因,敲除glmU基因可增加氨基葡萄糖积累。     

苯基乳酸耐受性大肠杆菌的筛选及其高产苯基乳酸特性

苯基乳酸(phenyllactic acid,PLA)耐受性菌株的筛选能够有效降低PLA对生产菌株的抑制作用,有利于PLA产量的提高。通过紫外诱变的方法筛选耐受PLA的菌株,并应用于PLA的合成。以Escherichia coli BL21(DE3)作为原始出发菌株,通过紫外诱变的方法诱变筛选获得一株耐受PLA突变菌株E.coli Z2016(CCTCC保藏编号M2016332)。以E.coli Z2016为宿主菌,分别构建了重组菌株E.coli Z2016 pET-28a-ldh~(Y52V)和E.coli Z2016 pET-28a-ldhL用于D-和L-苯基乳酸的合成。结果表明:E.coli Z2016在含有1 g/L D-PLA的培养基中能够正常生长;重组突变菌株E.coli Z2016 pET-28a-ldh~(Y52V)和E.coli Z2016 pET-28a-ldhL全细胞合成D-PLA和L-PLA产量分别为6.75、6.97 g/(L·h),较重组出发菌株分别提高了14.02%和8.95%;分批补加底物反应120 min,E.coli Z2016 pET-28aldh~(Y52V)得到的D-PLA为20.02 g/L,较对照组提高22.17%,转化率为90.07%;E.coli Z2016 pET-28a-ldhL得到的L-PLA产量为20.87 g/L,较对照组提高16.85%,最终转化率为91.24%。筛选耐受性菌株是提高PLA产量的有效途径。     

新型产乙醇重组菌利用葡萄糖和木糖的乙醇发酵

对构建得到的新型产乙醇重组菌JM109(pEtac-PA)、947(pEtac-PA)利用不同浓度葡萄糖或木糖的乙醇发酵进行了初步研究。结果表明,重组菌的乙醇发酵受到发酵碳源的类型、发酵液中糖浓度、发酵培养基的装液量、发酵液的pH值、重组菌的宿主类型等多种因素的影响。以野生型菌株E.coli 947为宿主的重组菌947 (pEtac-PA)发酵产乙醇的能力和乙醇得率均高于JM109(pEtac-PA),尤其是在装液量加大、高浓度糖发酵以及利用木糖发酵时更加明显。     

在酿酒酵母中共表达sXYLA和XKS1及木糖发酵的初步研究

为改善重组酵母发酵木糖生产乙醇的能力,将定点突变改造后的Thermus thermophilus木糖异构酶基因sXYLA克隆到酵母表达载体pYX212并用于转化酸酒酵母Saccharomyces cerevisiae YPH499进行表达研究。酶活检测表明,改造后的木糖异构酶活性是未改造的1.91倍。在此基础上将改造后具有良好特性的木糖异构酶基因sXYLA和来自酸酒酵母的木酮糖激酶基因XKS1耦联,构楚得到重组表达质粒pYX-sXYLA- XKS1,在酿酒酵母YPH499中实现组成型共表达。结果表明,在84 h时重组菌发酵液酶活达到最高,木糖异构酶为0.624 U/mg蛋白,木酮糖激酶为0.688 U/mg蛋白。以葡萄糖和木糖为混合碳源初步进行半通氧发酵,代谢产物分析表明酸酒酵母重组菌木糖的消耗为4.75 g/L,乙醇的产量为0.839 g/L,分别比出发菌提高20.9%和14.8%,为酿酒酵母利用木糖发酵乙醇奠定基础。     

Disruption of ptsG gene and manXYZ operon of ethanol-producing Escherichia coli KO11: Effects on glucose and xylose utilization and ethanol production

Ethanol-producing Escherichia coli strain KO11 consumed 99% of the glucose and only 13% of the xylose in a mixture of glucose (60g/L) and xylose (40g/L) during the 72-h fermentation at 30°C. The deletion mutants ΔptsG, ΔmanXYZ, and ΔptsG/manXYZ utilized 42%, 78%, and 35% of the glucose and 50%, 32%, and 32% of the xylose, respectively.     

1 株高产L-乳酸菌株的分离鉴定及其发酵培养基优化

从辣白菜样品中筛选出1 株高产乳酸的菌株LB-103,经L-/D-乳酸试剂盒检测该菌株发酵产L-乳酸的光学纯度为100%。通过形态学观察、VITEK 2生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,确定该菌株为鼠李糖乳酸杆菌（Lactobacillus rhamnosus）,将其命名为鼠李糖乳酸杆菌DLF-15038。对其发酵培养基进行初步优化,发现廉价的棉籽饼粉可以部分替代酵母粉,采用15?g/L棉籽饼粉和10?g/L的酵母粉为复合氮源,L-乳酸的产量得以维持且明显降低成本,最适无机盐质量浓度分别为CH3COONa?3?g/L、KH2PO4?2?g/L、MnSO4?0.3?g/L、MgSO4?0.2?g/L。在该优化条件下,进行了5?L发酵罐中的批式流加发酵实验,发酵72?h,L-乳酸产量为165.15?g/L,生产强度为2.29?g/（L·h）,糖酸转化率为93.34%。     

Efficient production of L-lactic acid from xylose by a recombinant Candida utilis strain

Efficient L-lactic acid production from xylose was achieved using a pyruvate decarboxylase-deficient Candida utilis strain expressing an L-lactate dehydrogenase, an NADH-preferring mutated xylose reductase (XR), a xylitol dehydrogenase and a xylulokinase. The recombinant strain showed 53% increased L-lactic acid production compared with the reference strain expressing native XR (NADPH-preferring).     

一株利用木糖产L-乳酸细菌的发酵特性研究

对高效木糖乳酸菌Lt的发酵特性进行了研究,同时对其发酵玉米芯L-乳酸进行了初步探讨。Lt菌株生长需要氧气,延迟期约为6h,16h以后进入稳定期,可利用木糖、葡萄糖、D-甘露糖、L-阿拉伯糖产L-乳酸,转化率为88.0%-98.7%。最适发酵温度为46℃,从46-52℃产酸量均较高。用6%的纯木糖发酵48h,L-乳酸产量为57.35g/L,转化率约为95%;用含6%还原糖的玉米芯磷酸水解液发酵48h,L-乳酸产量为31.30g/L。该菌株具有发酵温度高、适温范围宽、发酵时间短、转化率高、L-乳酸纯度高等优点。     

等离子体诱变凝结芽孢杆菌提高木糖利用能力高产L-乳酸

为进一步提高凝结芽孢杆菌发酵木糖生产L-乳酸的产量和转化率,以实验室保存的一株能利用木糖产L-乳酸的野生型凝结芽孢杆菌菌株NL01为出发菌株,通过等离子体诱变育种技术和平板菌落初筛、摇瓶复筛,最终得到一株木糖耐受力强、L-乳酸产量高、遗传特性稳定的正向突变菌株NL-CC-17。该突变菌株是目前已报道的木糖耐受力最高的菌株。当以100 g/L的木糖为底物,50 ℃发酵72 h后,L-乳酸产量达到82.30 g/L,糖酸转化率为92.37%,L-乳酸产量较出发菌株提高21.51%,糖酸转化率提高了16.00%。通过初步优化发酵条件,确定该菌株最佳发酵温度为50 ℃,实验范围内最佳发酵pH值为5.5。     

N+注入诱变选育混合糖发酵L-乳酸高产菌株

采用低能N+ 注入技术对米根霉As3.819 进行诱变选育,以提高该菌株利用混合糖(葡萄糖、木糖)发酵生产L- 乳酸的能力。实验结果表明,菌株的存活率曲线呈典型的“马鞍型”,在注入剂量为50 × 2.5 × 1013ions/cm2时具有较高的正突变率。选育获得突变株N50-7,其L- 乳酸产量为79.42g/L,比出发菌株提高了17.75%,且遗传稳定性较好。对突变株N50-7 的发酵培养基进行了初筛,在混合糖150g/L(葡萄糖100g/L、木糖50g/L)、(NH4)2SO43.0g/L、KH2PO4 0.3g/L、MgSO4·7H2O 0.3g/L、ZnSO4·7H2O 0.4g/L 的条件下发酵72h,L- 乳酸产量最高达到103.81g/L,较初筛前提高了30.71%。     

耐氨米根霉的分批补料发酵及发酵动力学初探

以氨水为中和剂,替代CaCO3,对耐氨米根霉R.oryzaeJS-N0-2-02进行15L自动发酵罐的分批和分批补料发酵及其发酵动力学的初步研究,结果表明,降低起始糖浓度,产酸期补糖可明显提高菌体L-乳酸比生产速率和耗糖产酸能力,提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。在发酵起始时添加1 g/L CaCO3能进一步提高补糖发酵的L-乳酸比生产速率,增强发酵后期菌体耗糖产酸能力,从而进一步提高L-乳酸产量和纯度,降低残糖。发酵结果:起始糖浓度为120 g/L,25h时补糖使最终发酵总糖浓度达137 g/L,发酵培养60 h,L-乳酸产量可达101.8 g/L,纯度97.3%,菌体耗糖转化率76%,比生产速率0.27 g/g.h,残糖降至3 g/L。     

产酸克雷伯氏菌乳酸脱氢酶基因敲除提高2,3-丁二醇产量

基于传统发酵工艺,通过在发酵阶段进行菌种强化结合在蒸馏烤酒阶段进行工艺优化（头尾酒浸提菌剂后返回地锅蒸馏）提升酱香型白酒基酒中四甲基吡嗪（TTMP）的含量。结果表明,采用菌种强化、工艺优化及二者相结合的方法分别能将酱香型白酒基酒中四甲基吡嗪的含量提高160.71%、85.75%和202.75%。感官评价结果表明,菌种强化结合工艺优化的技术对基酒的感官风味影响不大。该研究提供了一种适合企业落地应用的进一步提高酱香型白酒基酒中四甲基吡嗪含量的方法和思路。