γ-聚谷氨酸的微生物發酵生產
γ-聚谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid)是一種重要的天然聚合物,由 于其具有良好的性質已被廣泛應用于食品,化妝品,醫藥,材料等領 域。解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)LL3 是一株谷氨酸 非依賴型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產量,項目組采用無痕 基因編輯技術對菌株進行了代謝工程改造。包括三部分:模塊化代謝 通路改造;蔗糖代謝途徑改造;谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項目組從發酵食品中分離得到,它能 夠從蔗糖出發合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對 γ-PGA 合成 相關的八個代謝通路進行改造包括:γ-PGA 降解相關途徑;細胞呼吸 鏈;胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑;細菌多糖合成途徑;次級小分 子代謝產物合成途徑;細胞自誘導因子合成途徑;谷氨酸合成途徑以 及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優基因工程菌株 NK-anti-rocG (敲除了 epsA-O 操縱子(負責胞外多糖合成),sac 操縱子(負責果 聚糖合成),lps(脂多糖合成相關),pta(乙酸合成相關),pgdS(γ-PGA 降解酶),cwlO(細胞壁水解酶),luxS(AI-2 合成)以及表達 anti-rocG sRNA(抑制谷氨酸脫氫酶表達))γ-PGA 搖瓶發酵產量從 3.8 g/L 提高到 11.04 g/L,較對照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產物純度也 從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補料分批發酵實驗得到 NK-anti-rocG 菌株產量可達 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal,純度 95%以上。 項目特色: 1. 菌種(Bacillus amyloliquefaciens)LL3 是谷氨酸非依賴型 γ-聚谷 氨酸合成菌株;發酵生產主要原料為蔗糖; 2. 補料分批發酵產量為:20.3 g/L。 3. 授權專利號為:ZL200810053900.7 市場應用前景: γ-聚谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid)是一種重要的天然聚合物,由 于其具有良好的性質已被廣泛應用于食品,化妝品,醫藥,材料等領 域。本項目采用谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發酵菌種,以 蔗糖為原料發酵法生產 γ-聚谷氨酸,可產生巨大的經濟效益和社會效 益。
南開大學
2021-04-13