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流加培养与氧调控协同提高大肠杆菌产L⁃苏氨酸
1
作者 王泽建 银肖剑 +4 位作者 郭文慧 吕莹 范晓光 栗波 梁剑光 《食品研究与开发》 2025年第5期160-166,共7页
以实验室1株大肠杆菌为出发菌株,首先将活化后的大肠杆菌菌液按照5%接种量接种至优化后的发酵罐培养基中进行培养,调节控制溶解量不低于15%,并实时流加葡萄糖酸钠、磷酸甜菜碱和玉米浆干粉混合溶液,控制细胞的氧消耗速率(oxygen uptake ... 以实验室1株大肠杆菌为出发菌株,首先将活化后的大肠杆菌菌液按照5%接种量接种至优化后的发酵罐培养基中进行培养,调节控制溶解量不低于15%,并实时流加葡萄糖酸钠、磷酸甜菜碱和玉米浆干粉混合溶液,控制细胞的氧消耗速率(oxygen uptake rate,OUR)为215 mmol/(L·h),通过在线氧消耗速率控制系统、补料控制与OUR调节的作用关系,获得最优流加补料方案:流加25%氨水控制pH值,调整转速和通气控制溶氧15%以上,当溶氧开始回升时流加质量浓度为65%的葡萄糖,起始流加速度1 g(/L·h),控制残糖浓度不超过1.0 g/L。结果表明:L⁃苏氨酸产量提高了35%,达到155 g/L。 展开更多
关键词 L⁃苏氨酸 氧消耗速率 优化调控 流加培养 大肠杆菌
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代谢工程改造大肠杆菌从头合成L-茶氨酸 被引量：1
2
作者 周思全 张迪 +3 位作者 徐美娟 张显 杨套伟 饶志明 《生物工程学报》 北大核心 2025年第9期3459-3472,共14页
L-茶氨酸是一种重要的天然非蛋白质氨基酸,广泛应用于食品和医药领域。虽然目前已有不添加乙胺的L-茶氨酸微生物发酵法,但糖酸转化率较低。本研究构建了一条以葡萄糖为底物的L-茶氨酸从头合成途径。首先,设计并优化了一条包含多胺-丙酮... L-茶氨酸是一种重要的天然非蛋白质氨基酸,广泛应用于食品和医药领域。虽然目前已有不添加乙胺的L-茶氨酸微生物发酵法,但糖酸转化率较低。本研究构建了一条以葡萄糖为底物的L-茶氨酸从头合成途径。首先,设计并优化了一条包含多胺-丙酮酸转氨酶(ω-transaminase, TA)和γ-谷氨酰甲胺合成酶(γ-glutamylmethylamide synthetase, GMAS)的体外转化途径,并引入底盘细胞大肠杆菌(Escherichia coli) K12 W3110,实现了L-茶氨酸的从头合成。进一步通过代谢工程提高合成效率,增加γ-谷氨酰甲胺合成酶编码基因gams和多胺-丙酮酸转氨酶编码基因spuC的拷贝数,增强醛脱氢酶基因eutE表达提供充足乙醛底物,敲除乳酸脱氢酶基因ldhA和丙酮酸甲酸裂解酶基因pflB阻断旁路代谢,引入丙氨酸脱氢酶基因alD回补丙氨酸;过表达磷酸烯醇丙酮酸羧化酶编码基因ppc增强三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)碳通量,敲除琥珀酰CoA合成酶基因sucCD来降低TCA下游通量损失,整合表达谷氨酸脱氢酶基因gdh,增强L-谷氨酸供应;最后引入多聚磷酸盐激酶编码基因ppk增强了L-茶氨酸生产中的能量供应。最终,重组菌Tea11在5 L发酵罐中28 h L-茶氨酸产量达到22.60 g/L,糖酸转化率41.71%。本研究中的合成路径平衡了乙胺的供应和茶氨酸生产的关系,为代谢工程改造微生物生产L-茶氨酸提供了新的思路。 展开更多
关键词 大肠杆菌 L-茶氨酸 代谢工程 路径优化
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定向进化产琥珀酸放线杆菌高产丁二酸 被引量：1
3
作者 孙文清 赵运英 +1 位作者 周胜虎 邓禹 《生物工程学报》 北大核心 2025年第5期1994-2009,共16页
丁二酸是一种重要的高值平台化合物,广泛应用于化工、食品、医药等多个领域。化学法生产丁二酸具有高污染、高碳排放等缺陷,因此发酵法成为目前丁二酸生产的主要方法。天然可产丁二酸的产琥珀酸放线杆菌(Actinobacillus succinogenes)... 丁二酸是一种重要的高值平台化合物,广泛应用于化工、食品、医药等多个领域。化学法生产丁二酸具有高污染、高碳排放等缺陷,因此发酵法成为目前丁二酸生产的主要方法。天然可产丁二酸的产琥珀酸放线杆菌(Actinobacillus succinogenes)具有丁二酸产量高、耐高渗、发酵时间短等优势,是一种重要的工业生产菌株。为了进一步提高A.succinogenes的丁二酸产量,降低生产成本,本研究建立了一种基于溴百里酚蓝的简便高通量筛选方法,结合常压室温等离子体诱变的方法对野生菌A.succinogenes进行了定向进化,筛选得到了高产诱变菌株A4-K74。此菌株在摇瓶中厌氧发酵72 h后最高积累56.3 g/L丁二酸,比野生菌株提高了40.8%,且具有良好的遗传稳定性。转录组分析揭示了硫代谢途径以及半胱氨酸等氨基酸合成途径的增强是丁二酸产量提高的潜在原因,为未来代谢工程改造A.succinogenes提供了参考,有利于进一步推进丁二酸的生物法工业化生产。 展开更多
关键词 产琥珀酸放线杆菌 丁二酸 常压室温等离子体诱变 高通量筛选 转录组分析
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代谢工程改造马克斯克鲁维酵母生产L-乳酸 被引量：1
4
作者 王雨欣 李晓敏 +2 位作者 刘佳 高聪 刘立明 《生物工程学报》 北大核心 2025年第5期2010-2025,共16页
L-乳酸作为一种重要的有机酸,在食品、医药和生物塑料等领域广泛应用。传统的L-乳酸生产主要依赖乳酸菌,但由于乳酸菌对底物要求高且对酸性环境的耐受性差,导致其工业化应用面临一定挑战。相比之下,马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marx... L-乳酸作为一种重要的有机酸,在食品、医药和生物塑料等领域广泛应用。传统的L-乳酸生产主要依赖乳酸菌,但由于乳酸菌对底物要求高且对酸性环境的耐受性差,导致其工业化应用面临一定挑战。相比之下,马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)因其快速生长、耐高温、底物利用广泛等优势,成为了乳酸生产的潜在宿主。为了优化马克斯克鲁维酵母的L-乳酸生产能力,本研究对其进行了代谢工程改造。首先,筛选并表征了高效的乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase,LDH),然后利用CRISPR基因编辑技术在不同基因位点过表达LDH并敲除编码丙酮酸脱羧酶的基因PDC1,构建了菌株LA2.1,其L-乳酸产量达到72.55 g/L。通过筛选并组合耐酸靶点,进一步提升了菌株的耐酸性和乳酸产量。最终,通过工艺优化,菌株LA4.3发酵72 h积累了112.41 g/L的L-乳酸,得率为84.00%。在降低CaCO_(3)使用量的条件下,L-乳酸产量达到101.50 g/L,发酵结束后的pH值为3.52。本研究为L-乳酸的高效生产提供了理论基础和技术支持。 展开更多
关键词 L-乳酸 马克斯克鲁维酵母 耐酸性 代谢工程
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代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产L-缬氨酸 被引量：1
5
作者 于海浪 刘佳 +1 位作者 李晓敏 刘立明 《生物工程学报》 北大核心 2025年第9期3504-3520,共17页
L-缬氨酸是重要的必需支链氨基酸,广泛应用于饲料、医药、食品等领域。目前相对较低的生产强度和转化率依然是限制L-缬氨酸大规模生产的关键因素。为提高L-缬氨酸的生产性能,本研究以实验室保藏的能够生产L-缬氨酸的谷氨酸棒杆菌(Coryne... L-缬氨酸是重要的必需支链氨基酸,广泛应用于饲料、医药、食品等领域。目前相对较低的生产强度和转化率依然是限制L-缬氨酸大规模生产的关键因素。为提高L-缬氨酸的生产性能,本研究以实验室保藏的能够生产L-缬氨酸的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)为出发菌株进行系统代谢工程改造。首先,通过强化L-缬氨酸的前体供应、合成途径和转运系统获得菌株VH-9,在5 L发酵罐上L-缬氨酸产量、产率和生产强度分别为76.6 g/L、0.45 g/g和2.39 g/(L·h)。进一步通过增强底物葡萄糖的摄取、平衡能量供给以降低琥珀酸的积累,获得菌株VH-18,L-缬氨酸产量、产率和生产强度分别提高到82.7 g/L、0.52 g/g和2.58 g/(L·h);经过发酵工艺条件优化,使菌株VH-18的L-缬氨酸产量、转化率和生产强度进一步提高到88.7 g/L、0.54 g/g和2.77 g/(L·h)。本研究通过系统代谢工程策略,实现了L-缬氨酸的高效生产。 展开更多
关键词 L-缬氨酸 代谢工程 谷氨酸棒杆菌 发酵优化
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代谢工程改造谷氨酸棒杆菌产L-缬氨酸研究进展 被引量：2
6
作者 王梦蓉 黄明珠 +1 位作者 刘斌 陈雪岚 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第7期343-350,共8页
L-缬氨酸作为一种人体必需的支链氨基酸,因其具有多种生理功能被广泛应用于食品、医药、饲料及化妆品等行业。目前,微生物代谢工程技术的进步及用其构建的工程菌发酵生产具备环保、高效、无污染的特点,使微生物发酵法成为生产L-缬氨酸... L-缬氨酸作为一种人体必需的支链氨基酸,因其具有多种生理功能被广泛应用于食品、医药、饲料及化妆品等行业。目前,微生物代谢工程技术的进步及用其构建的工程菌发酵生产具备环保、高效、无污染的特点,使微生物发酵法成为生产L-缬氨酸的首选方法。该文主要阐述了谷氨酸棒杆菌中L-缬氨酸生物合成途径,并对构建L-缬氨酸高产菌株的代谢工程技术及策略进行了综述,以期为进一步提高L-缬氨酸产量提供一定的参考。 展开更多
关键词 谷氨酸棒杆菌 L-缬氨酸 生物合成途径 代谢工程
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系统代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌CP提高L-亮氨酸生产 被引量：1
7
作者 吴开水 刘韪玮 +1 位作者 马零 徐庆阳 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第7期48-57,共10页
L-亮氨酸是一种重要的支链氨基酸,在医药、食品、饲料、化妆品等多领域中具有重要价值。目前,工业上用于生产L-亮氨酸的菌株存在转化率低、副产物多、结晶后产率大幅下降等问题。为获得一株性能优越的L-亮氨酸生产菌株,该研究对L-亮氨... L-亮氨酸是一种重要的支链氨基酸,在医药、食品、饲料、化妆品等多领域中具有重要价值。目前,工业上用于生产L-亮氨酸的菌株存在转化率低、副产物多、结晶后产率大幅下降等问题。为获得一株性能优越的L-亮氨酸生产菌株,该研究对L-亮氨酸生产菌株谷氨酸棒状杆菌CP进行系统代谢工程改造。首先,敲除竞争途径并引入外源磷酸酮醇酶(由fxpk编码)加强前体物(丙酮酸和乙酰辅酶A)供应;其次,加强主代谢流(亮氨酸途径和支链氨基酸共同途径)提高L-亮氨酸产量;随后,加强胞内NADPH的供应;最后,敲除L-亮氨酸内转运蛋白BrnQ,最终获得的可高效生产L-亮氨酸的工程菌株CP06-1在5 L生物反应器中经50 h发酵后L-亮氨酸产量达65.3 g/L,糖酸转化率25.1%。此外,为解决L-亮氨酸结晶后产生的泡沫影响菌体吸收营养和溶氧的问题,该研究采取了半连续发酵的方式在L-亮氨酸结晶前通过放液-补液来延长菌株产酸高峰期,最终5 L生物反应器发酵50 h共生产L-亮氨酸228.8 g,糖酸转化率达27.9%,较分批补料提高了11.2%。该研究为L-亮氨酸生产菌株的改造和应用提供了一定的指导价值。 展开更多
关键词 L-亮氨酸 系统代谢工程 谷氨酸棒状杆菌 乙酰辅酶A NADPH 半连续发酵
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代谢工程改造大肠杆菌高效合成L-缬氨酸 被引量：1
8
作者 李国民 闫思翰 +1 位作者 尤甲甲 饶志明 《生物工程学报》 北大核心 2025年第9期3473-3486,共14页
L-缬氨酸(L-valine)是一种重要的支链氨基酸,广泛应用于食品、医药和饲料行业,微生物发酵法已成为其主要的生产方式。然而,当前工业化生产中,L-缬氨酸工程菌株仍存在碳代谢流利用不足、辅因子供需失衡及发酵工艺优化不足等问题,限制了L... L-缬氨酸(L-valine)是一种重要的支链氨基酸,广泛应用于食品、医药和饲料行业,微生物发酵法已成为其主要的生产方式。然而,当前工业化生产中,L-缬氨酸工程菌株仍存在碳代谢流利用不足、辅因子供需失衡及发酵工艺优化不足等问题,限制了L-缬氨酸的高效合成。为进一步提升L-缬氨酸的生产性能,本研究基于实验室前期构建的一株高产L-缬氨酸大肠杆菌菌株,采用代谢工程策略优化碳流分配、平衡辅因子消耗,并结合双阶段溶氧控制发酵工艺,进一步提升了L-缬氨酸的生产性能。首先,针对丙酮酸流失问题,敲除了ldhA、poxB、pflB、frdA和pta等多个竞争途径基因,所获得的菌株VL-04在摇瓶水平产量较起始菌株提升了48%;接着进一步优化辅因子供需平衡,将ilvE基因替换为来源于枯草芽胞杆菌、具有NADH偏好的bcd基因,所得菌株VL-06摇瓶产量提高了25.8%,达到22.80 g/L;5 L生物反应器中,对VL-06菌株实施双阶段溶氧控制发酵优化,优化后在26 h内L-缬氨酸产量达到86.44 g/L,糖酸转化率为44.08%,生产强度达到3.32 g/(L·h)。本研究不仅有效缩短了L-缬氨酸发酵生产周期,降低了生产成本,也为类似采用双阶段溶氧控制的发酵生产提供了参考。 展开更多
关键词 大肠杆菌 L-缬氨酸 代谢工程 双阶段发酵优化
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代谢改造谷氨酸棒杆菌高效发酵生产L-高丝氨酸
9
作者 钟兆月 马振平 +5 位作者 祁玉婷 张霞 徐宁 刘君 邵丽 姜巨全 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第10期1-8,共8页
L-高丝氨酸是一种非蛋白质手性氨基酸,在食品、饲料、医药和农业等领域中具有广阔的应用潜力。但目前改造食品安全微生物谷氨酸棒杆菌发酵生产L-高丝氨酸的实例仍然较少。该研究以野生型谷氨酸棒杆菌为出发菌,通过敲除thrB、alaT和ddh弱... L-高丝氨酸是一种非蛋白质手性氨基酸,在食品、饲料、医药和农业等领域中具有广阔的应用潜力。但目前改造食品安全微生物谷氨酸棒杆菌发酵生产L-高丝氨酸的实例仍然较少。该研究以野生型谷氨酸棒杆菌为出发菌,通过敲除thrB、alaT和ddh弱化L-高丝氨酸竞争途径,并过表达lysC、hom和ppc强化L-高丝氨酸合成代谢流,实现了L-高丝氨酸的有效积累。随后,通过增强胞内NADPH供应以及促进L-高丝氨酸外排效率,进一步提升L-高丝氨酸生产。最后,通过改造和重塑葡萄糖摄取和利用系统,在谷氨酸棒杆菌中实现了L-高丝氨酸的高效合成。最优基因工程菌在摇瓶条件下可积累9.29 g/L L-高丝氨酸,在5 L发酵罐条件下可积累77.53 g/L L-高丝氨酸,生产强度达到1.29 g/(L·h),是已报道谷氨酸棒杆菌生产L-高丝氨酸的最高水平。该研究将为构建L-高丝氨酸高产菌株提供一定参考依据。 展开更多
关键词 L-高丝氨酸 谷氨酸棒杆菌 代谢工程 细胞工厂 发酵
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基于常压室温等离子体诱变和高通量筛选选育L-半胱氨酸高产菌株
10
作者 洪娟 张琳培 +1 位作者 杨套伟 饶志明 《微生物学通报》 北大核心 2025年第10期4765-4780,共16页
【背景】L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,广泛应用于食品、医药和化工等领域。微生物发酵法合成L-半胱氨酸已成为当前研究的热点。【目的】筛选优质L-半胱氨酸生产底盘细胞,并挖掘新的代谢靶点。【方法】通过常压室温等离子体诱变技... 【背景】L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,广泛应用于食品、医药和化工等领域。微生物发酵法合成L-半胱氨酸已成为当前研究的热点。【目的】筛选优质L-半胱氨酸生产底盘细胞,并挖掘新的代谢靶点。【方法】通过常压室温等离子体诱变技术对大肠杆菌代谢改造菌株AR-0进行诱变,基于L-半胱氨酸响应型生物传感构建高通量筛选平台,最后通过全基因组测序和比较基因组学进一步对关键突变基因功能进行分析。【结果】通过诱变筛选,从4.5×10^(5)个细胞中筛选获得突变株AR3-7,产量相比出发菌株提高了2.7倍。通过全基因组测序和关键突变基因功能分析发现了crp、rpoS、dauA 3个与代谢和运输途径相关的非同义基因突变,可能是使突变菌株产量提高的原因。敲除dauA可以减少H2S产生,同时L-半胱氨酸产量比出发菌株AR-0提高了约23%。【结论】基于常压室温等离子体诱变和高通量筛选策略,成功筛选出L-半胱氨酸高产菌株,并首次报道了大肠杆菌中dauA与L-半胱氨酸合成的相关性,为后续进一步选育和开发相关优质的L-半胱氨酸生产菌株资源提供了研究基础。 展开更多
关键词 L-半胱氨酸 大肠杆菌 常压室温等离子体诱变 生物传感器 高通量筛选 CRISPR/Cas9
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λ-Red重组技术结合复合诱变提高大肠杆菌L-异亮氨酸合成能力
11
作者 汪吉鹏 朱滕滕 +4 位作者 刘璐 马铖 魏晓博 刘慧燕 方海田 《食品工业科技》 北大核心 2025年第2期167-174,共8页
本研究旨在通过λ-Red重组技术结合复合诱变方法提高大肠杆菌L-异亮氨酸合成能力。以E. coli NXA为出发菌株,首先采用λ-Red同源重组敲除编码支链氨基酸转运蛋白基因brnQ,获得突变菌株E. coli NXA1。然后将E. coli NXA1经常温常压等离子... 本研究旨在通过λ-Red重组技术结合复合诱变方法提高大肠杆菌L-异亮氨酸合成能力。以E. coli NXA为出发菌株,首先采用λ-Red同源重组敲除编码支链氨基酸转运蛋白基因brnQ,获得突变菌株E. coli NXA1。然后将E. coli NXA1经常温常压等离子体(ARTP)、紫外(UV)与亚硝基胍(NTG)多轮复合诱变,以α-氨基丁酸(α-AB)为结构类似物进行筛选,筛选得到突变菌株E. coli NXA2。摇瓶发酵结果表明,在37℃、200 r/min条件下发酵40 h后,E. coli NXA1的L-异亮氨酸滴度为2.76 g/L,较E. coli NXA提高了33.98%;E. coli NXA2的L-异亮氨酸滴度为3.22 g/L,较E. coli NXA1提高了16.67%,较E. coli NXA提高了56.31%。对菌株E. coli NXA2经连续传代20代后,表现出较好的遗传稳定性。λ-Red重组技术结合复合诱变对大肠杆菌提高L-异亮氨酸合成能力有明显效果,为选育L-异亮氨酸高产菌株奠定理论基础。 展开更多
关键词 大肠杆菌 λ-Red重组技术 brnQ基因 复合诱变 发酵 L-异亮氨酸
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谷氨酸棒杆菌诱导型CRISPR-Cpf1/dsDNA双质粒基因编辑系统的建立及应用
12
作者 王婷 石佳宝 +1 位作者 高印 陈宁 《中国酿造》 北大核心 2025年第8期35-41,共7页
针对谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)基因编辑效率较低和操作耗时长等问题,该研究采用诱导型启动子PrpR-PrpD2表达Cpf1,将重组和切割事件分离,建立了一种高效的诱导型CRISPR-Cpf1/dsDNA双质粒基因编辑系统,并通过比较组成型... 针对谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)基因编辑效率较低和操作耗时长等问题,该研究采用诱导型启动子PrpR-PrpD2表达Cpf1,将重组和切割事件分离,建立了一种高效的诱导型CRISPR-Cpf1/dsDNA双质粒基因编辑系统,并通过比较组成型和诱导型启动子表达Cpf1蛋白的效果,统计该基因编辑系统的基因编辑效率。最后以不产L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌ATCC 13032为出发菌株,采用该系统构建高产L-丝氨酸重组菌株。结果表明,诱导型CRISPR-Cpf1/dsDNA双质粒基因编辑系统的基因敲除效率为(66.67±1.53)%,基因整合效率为(14.29±1.50)%,均显著高于组成型启动子组(P<0.05)。此外,利用诱导型CRISPR-Cpf1/dsDNA双质粒基因编辑系统成功构建了一株高产L-丝氨酸重组菌株SW-3,其L-丝氨酸产量为10.51 mg/L,说明诱导型CRISPR-Cpf1/dsDNA双质粒基因编辑系统在谷氨酸棒杆菌代谢工程改造中具有可行性,对加速谷氨酸棒杆菌代谢工程改造进程及推动其在氨基酸等高附加值产品研发上的应用将产生深远意义。 展开更多
关键词 谷氨酸棒杆菌 CRISPR-Cpf1基因编辑系统 PrpR-PrpD2诱导型启动子 L-丝氨酸
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大肠杆菌利用不同碳源生产N-乙酰神经氨酸的研究
13
作者 伊进行 宗媛 +8 位作者 孙超 张晓雨 耿自豪 孙文超 张春月 刘政凯 熊雯雯 唐宇琳 马倩 《食品与发酵工业》 CAS 北大核心 2025年第1期18-25,共8页
N-乙酰神经氨酸是最常见的一种唾液酸,通常位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的末端,具有多种生物学功能。由于其独特的生理和生化性质,N-乙酰神经氨酸在制药、化妆品和食品行业的应用越来越广泛,需求量不断增加。N-乙酰神经氨酸在大肠杆菌中... N-乙酰神经氨酸是最常见的一种唾液酸,通常位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的末端,具有多种生物学功能。由于其独特的生理和生化性质,N-乙酰神经氨酸在制药、化妆品和食品行业的应用越来越广泛,需求量不断增加。N-乙酰神经氨酸在大肠杆菌中的异源生物合成需要与中心碳代谢过程竞争前体物,因此,碳源利用效率,以及碳代谢流在细胞生长与N-乙酰神经氨酸合成中的分配,直接影响N-乙酰神经氨酸的合成效率。该研究从碳源利用调控角度,比较了葡萄糖、甘油,以及两者混合利用对N-乙酰神经氨酸合成的影响。在单一葡萄糖碳源条件下,菌株NEU5AC-2中pfkA的敲除减弱了中心碳代谢的强度,减少了副产物乙酸的积累,协调了前体物N-乙酰甘露糖胺与磷酸烯醇式丙酮酸的供应,5 L发酵罐分批补料发酵38 h产生23.8 g/L N-乙酰神经氨酸,获得了较高的发酵生产水平,具有较强的工业应用潜力。该研究可以为其他以糖酵解途径的中间代谢物为前体物的异源产物合成提供借鉴。 展开更多
关键词 大肠杆菌 N-乙酰神经氨酸 混合碳源 代谢工程
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代谢工程改造大肠杆菌高效合成L-瓜氨酸 被引量：2
14
作者 胥琳峰 于文文 +7 位作者 朱学文 张权威 武耀康 李江华 堵国成 吕雪芹 陈坚 刘龙 《生物工程学报》 北大核心 2025年第1期242-255,共14页
L-瓜氨酸是一种非蛋白质氨基酸,在人体健康方面发挥着重要作用,具有很大的市场需求。尽管微生物细胞工厂已被广泛用于生物合成,但在L-瓜氨酸生物合成方面仍存在着遗传不稳定和效率低等挑战。本研究以大肠杆菌BL21(DE3)为出发菌株构建了... L-瓜氨酸是一种非蛋白质氨基酸,在人体健康方面发挥着重要作用,具有很大的市场需求。尽管微生物细胞工厂已被广泛用于生物合成,但在L-瓜氨酸生物合成方面仍存在着遗传不稳定和效率低等挑战。本研究以大肠杆菌BL21(DE3)为出发菌株构建了一株高效、无质粒、无需诱导的L-瓜氨酸生产菌株。首先阻断L-瓜氨酸降解并解除反馈抑制,构建出L-瓜氨酸合成底盘菌株,其产量达到0.43 g/L。随后采用推拉抑制策略增强了L-瓜氨酸生物合成,使产量提高到6.0 g/L。接着,强化了NADPH合成和L-瓜氨酸转运系统以提高合成效率,最终L-瓜氨酸产量达到11.6 g/L。最后,在3 L发酵罐中进行分批补料发酵,L-瓜氨酸产量达到44.9 g/L。本研究为L-瓜氨酸的工业化生产奠定了基础,为其他氨基酸代谢网络的改造提供了思路。 展开更多
关键词 L-瓜氨酸 大肠杆菌 代谢工程 L-脯氨酸 反馈抑制
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代谢工程改造大肠杆菌生产O-乙酰-L-高丝氨酸 被引量：1
15
作者 黄良刚 高峰 +5 位作者 许诺然 周俊平 牛坤 张博 柳志强 郑裕国 《生物工程学报》 北大核心 2025年第1期256-270,共15页
O-乙酰-L-高丝氨酸(O-acetyl-L-homoserine,OAH)是一种平台化合物,可用于生产L-蛋氨酸和其他有价值的化合物,但产量低和转化率低等问题限制了其工业化生产和应用。为了解决这一问题,本研究以前期构建的L-高丝氨酸宿主大肠杆菌HS33为底盘... O-乙酰-L-高丝氨酸(O-acetyl-L-homoserine,OAH)是一种平台化合物,可用于生产L-蛋氨酸和其他有价值的化合物,但产量低和转化率低等问题限制了其工业化生产和应用。为了解决这一问题,本研究以前期构建的L-高丝氨酸宿主大肠杆菌HS33为底盘,采用系统代谢工程策略构建了一株高产OAH的菌株。首先,强化磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)积累、丙酮酸利用以及OAH合成途径(过表达aspB、aspA、thrAC1034T),获得积累13.37 g/L OAH的初始菌株;随后,整合筛选的辅因子供应基因解决还原力和能量供应问题,将产量提升至15.79 g/L;之后,进一步强化乙酸回用途径,改善乙酰辅酶A供应,结合多源乙酰基转移酶MetX表达使得改造获得的工程菌株OAH28的OAH产量提升至17.49 g/L。最终,在5 L发酵罐中进行生产性能测试,工程菌株OAH产量达到47.12 g/L,葡萄糖转化率为32%,生产强度为0.59 g/(L·h)。上述研究结果为OAH的代谢工程改造实现产量提升提供了一定的理论基础,也为工业化生产提供了有效的借鉴和参考。 展开更多
关键词 大肠杆菌 O-乙酰-L-高丝氨酸 代谢工程 乙酸回用 辅因子工程
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L-苏氨酸高产菌株的发酵条件优化
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作者 周璐 汲广习 +7 位作者 闫更轩 李树标 刘成才 王子瑄 闫爽 田缘 于冲 夏海华 《食品安全质量检测学报》 2025年第18期214-223,共10页
目的优化L-苏氨酸高产菌株的发酵条件。方法考察L-异亮氨酸、黄腐酸、甜菜碱盐酸盐、甜菜碱磷酸盐、维生素B3和维生素B4等添加剂对L-苏氨酸发酵的影响,通过响应面实验确定L-苏氨酸高产菌株的最优发酵条件。结果优化后的培养基条件为在... 目的优化L-苏氨酸高产菌株的发酵条件。方法考察L-异亮氨酸、黄腐酸、甜菜碱盐酸盐、甜菜碱磷酸盐、维生素B3和维生素B4等添加剂对L-苏氨酸发酵的影响,通过响应面实验确定L-苏氨酸高产菌株的最优发酵条件。结果优化后的培养基条件为在发酵培养基中添加200 mg/L L-异亮氨酸和20 mg/L黄腐酸,葡萄糖补料液中添加2.0 g/L甜菜碱盐酸盐、10 mg/L维生素B3、1.5 g/L维生素B4,L-苏氨酸产率达到142.3 g/L,较优化前提高38.1%。结论本研究通过技术创新在L-苏氨酸菌种选育方面实现重大突破,通过对目的菌株发酵培养基的优化,进一步提高L-苏氨酸产量,提高企业经济效益,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 L-苏氨酸 高产菌株 代谢工程 发酵优化 培养基优化
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改造谷氨酸棒杆菌CmpLs转运系统促进L-谷氨酸合成 被引量：1
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作者 左兴涛 钟沙沙 +7 位作者 蔡柠匀 石拓 张志丹 刘元涛 刘娇 王德培 陈久洲 郑平 《生物工程学报》 北大核心 2025年第1期271-287,共17页
L-谷氨酸的高效生产依赖于产物的快速外排,其转运系统和细胞膜壁结构的人工改造已成为近年来研究的热点。针对谷氨酸棒杆菌特殊的细胞壁结构和组分,本研究在一株能够组成型分泌L-谷氨酸的菌株SCgGC7中验证了CmpLs转运系统对L-谷氨酸合... L-谷氨酸的高效生产依赖于产物的快速外排,其转运系统和细胞膜壁结构的人工改造已成为近年来研究的热点。针对谷氨酸棒杆菌特殊的细胞壁结构和组分,本研究在一株能够组成型分泌L-谷氨酸的菌株SCgGC7中验证了CmpLs转运系统对L-谷氨酸合成及转运的影响。首先,构建了不同CmpLs转运蛋白的敲除菌株,明确了CmpL1和CmpL4敲除可以显著提高菌株的L-谷氨酸生产性能;其次,利用温敏发酵工艺在5 L发酵罐中对上述菌株进行了发酵测试,发现CmpL1和CmpL4敲除菌株可以叠加L-谷氨酸生产的温敏特性,进一步强化高温条件下L-谷氨酸的生产,其中CmpL1敲除菌株表现出更好的L-谷氨酸生产性能,产量和糖酸转化率分别比对照菌株提高了69.2%和55.3%,最后,对发酵终点样品进行了胞内和胞外代谢物组分析,明确了CmpLs转运系统的改造可以明显促进L-谷氨酸外排,强化L-谷氨酸合成和转运的代谢通量,并且发现CmpL1敲除菌株胞内三羧酸循环中间代谢物和L-谷氨酸下游代谢物的积累明显更少,与其更强的L-谷氨酸生产性能一致。不同CmpLs蛋白功能上的冗余和互补,不仅为谷氨酸工业菌株的稳定性改造和性能提升提供了理想的靶点,也为改造谷氨酸棒杆菌的细胞膜壁结构强化其他代谢产物的外排提供了新的靶点和策略。 展开更多
关键词 L-谷氨酸 谷氨酸棒杆菌 分枝菌酸 转运蛋白 生物合成
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基于L-色氨酸生产菌株转录组学分析的遗传改造和发酵优化
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作者 赵晓光 丁冬芹 +3 位作者 朱亚如 王会颖 柏丹阳 张大伟 《工业微生物》 2025年第3期148-157,共10页
L-色氨酸(L-trp)是一种重要的芳香族氨基酸,被广泛应用于食品、医药、饲料等领域。本研究在大肠杆菌中通过代谢工程改造构建L-trp生产菌株,利用组学分析挖掘L-trp合成途径的潜在瓶颈,最后结合培养基优化提高菌株L-trp的生产能力。在野... L-色氨酸(L-trp)是一种重要的芳香族氨基酸,被广泛应用于食品、医药、饲料等领域。本研究在大肠杆菌中通过代谢工程改造构建L-trp生产菌株,利用组学分析挖掘L-trp合成途径的潜在瓶颈,最后结合培养基优化提高菌株L-trp的生产能力。在野生型大肠杆菌W3110的基础上,通过阻断L-trp降解、降低L-trp内运、敲除L-trp合成途径调控蛋白和增强前体物L-丝氨酸供给等方式,分别构建L-trp生产菌株XG3、XG4和XG5。然而,菌株XG3、XG4和XG5在生产L-trp方面表现出了巨大差异,对其进行转录组测序后发现,分支酸途径中的碳源竞争是影响L-trp生产的主要原因,改造后L-trp产量显著提升。最后,探究了培养基中碳源和不同氮源对菌株生产L-trp的影响,成功构建出一株高产L-trp的大肠杆菌,L-trp的产量为2.52 g/L,通过对其发酵培养基进行优化,当胰蛋白胨浓度为0.5 g/L时,L-trp的合成量达到最高水平,为2.89 g/L。文章通过探究影响Ltrp合成能力的关键因素,优化了发酵培养基,提高了菌株的L-trp生产水平。 展开更多
关键词 L-色氨酸 大肠杆菌 转录组 代谢改造 培养优化
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低成本原料发酵生产苏氨酸可行性研究
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作者 闫更轩 郑成鑫 +7 位作者 周璐 时夫龙 苏同学 马莉 毛雪 孙萌 田缘 于冲 《食品安全质量检测学报》 2025年第19期204-212,共9页
目的明确菌种利用氯化胆碱、玉米浆水解液、甜菜碱盐酸盐以及黄腐酸作为氮源替代物或额外补充剂生产苏氨酸的可行性。方法通过单因素实验研究添加不同浓度氯化胆碱、甜菜碱盐酸盐、玉米浆水解液、黄腐酸等因素对苏氨酸产量的影响,筛选... 目的明确菌种利用氯化胆碱、玉米浆水解液、甜菜碱盐酸盐以及黄腐酸作为氮源替代物或额外补充剂生产苏氨酸的可行性。方法通过单因素实验研究添加不同浓度氯化胆碱、甜菜碱盐酸盐、玉米浆水解液、黄腐酸等因素对苏氨酸产量的影响,筛选主要影响因素,进行响应面分析,利用光密度法检测菌体密度;利用葡萄糖氧化酶法(glucose oxidase-peroxidase method,GOD-POD)检测发酵液中的残糖含量,利用高效液相色谱法检测发酵液中的苏氨酸含量。结果在补料液中添加氯化胆碱、玉米浆水解液以及甜菜碱盐酸盐可显著提高苏氨酸产量,在发酵32 h时,苏氨酸产量分别提高19.4%、18.9%、8.1%;葡萄糖消耗率在发酵16 h或20 h时达到最高;添加不同补料成分会显著影响葡萄糖到苏氨酸的转化率,其中在添加0.9 g/L氯化胆碱时,糖酸转化率达到最高,为63.79%。使用响应面法优化发酵条件,确定苏氨酸生产的最佳发酵条件为氯化胆碱0.934 g/L,玉米浆水解液29.615 g/L,甜菜碱盐酸盐1.018 g/L,此时苏氨酸的产量为136.94 g/L。结论苏氨酸生产菌种能够利用氯化胆碱、玉米浆水解液与甜菜碱盐酸盐并将其部分转化为苏氨酸,其中,玉米浆水解液能够作为氮源硫酸铵的有效替代,氯化胆碱、玉米浆水解液及甜菜碱盐酸盐能够作为发酵补料成分以提高苏氨酸生产水平。 展开更多
关键词 苏氨酸 发酵 废弃物 响应面法
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生物发酵法生产5-氨基乙酰丙酸的研究进展
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作者 戎梓溢 许宁 +3 位作者 张金娜 周传华 方琬云 刘波 《盐科学与化工》 2025年第9期19-22,27,共5页
5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)是一种具有广泛应用潜力的重要化合物,在农业、医药、食品等领域均表现出重要价值。近年来,随着生物技术的快速发展,利用生物发酵法生产5-ALA已成为研究热点。文章从5-ALA生物合成途径、生产菌株的选育工作及5-AL... 5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)是一种具有广泛应用潜力的重要化合物,在农业、医药、食品等领域均表现出重要价值。近年来,随着生物技术的快速发展,利用生物发酵法生产5-ALA已成为研究热点。文章从5-ALA生物合成途径、生产菌株的选育工作及5-ALA检测方法角度出发,简要概述了微生物发酵法生产5-ALA在国内外的研究进展,旨在为5-ALA的科学生产提供理论基础。 展开更多
关键词 5-氨基乙酰丙酸 生物发酵 菌株选育 检测
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