利用工程谷氨酸棒桿菌從糖蜜中純化α-酮戊二酸
From molasses to purified α-ketoglutarate with engineered Corynebacterium glutamicum
通訊作者：Stephan Noack
發(fā)表雜志：Bioresource Technology
發(fā)表日期：2024.11.12
DOI： https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131803
研究背景：
α-酮戊二酸（AKG）是一種有價值的二羧酸，在食品、制藥和化工行業(yè)中廣泛應(yīng)用，其化學(xué)合成過程中會產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，并且特異性低、能耗高。為了創(chuàng)造一種更環(huán)保和可持續(xù)的替代品，本實驗開發(fā)了一種AKG的微生物生產(chǎn)工藝。通過代謝工程改造谷氨酸棒桿菌，獲得4株潛在的生產(chǎn)菌株，并在特定的葡萄糖/蔗糖培養(yǎng)基以及甜菜加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品糖蜜中進行了鑒定。雖然菌株C. glutamicum PO6-iolT1 Δgdh ΔgltB mscCG’ ΔodhA不能在特定的培養(yǎng)基上生長，但它在糖蜜上的表現(xiàn)優(yōu)于所有先前的突變體，在糖蜜分批補料發(fā)酵過程中，產(chǎn)生96.2 g AKG，轉(zhuǎn)化率為0.64 g g-1。最后，通過乙酸乙酯進行液-液萃取進行下游處理，實現(xiàn)了產(chǎn)品的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。
研究內(nèi)容：
本研究選用C. glutamicum PO6-iolT1作為出發(fā)菌株，為了減少副產(chǎn)物谷氨酸、2-羥基戊二酸的生成及AKG在TCA循環(huán)中的轉(zhuǎn)化，敲除了谷氨酸脫氫酶編碼基因GDH，谷氨酸轉(zhuǎn)運體編碼基因mscCG，谷氨酸合酶大亞基編碼基因GltB及谷氨酸2-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體亞基編碼基因odhA。
為進一步提高AKG的產(chǎn)量，嘗試了不同碳源的培養(yǎng)基。結(jié)果顯示，在使用糖蜜作為唯一碳源的情況下，改造的工程菌株生長不受影響，且性能較好。補料分批發(fā)酵后，產(chǎn)生96.2 g AKG，轉(zhuǎn)化率為0.64 g g-1。
最后為了從糖蜜發(fā)酵液中提純AKG，建立了一種用乙酸乙酯進行液液萃取的方法，成功實現(xiàn)了AKG的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。
From molasses to purified α-ketoglutarate with engineered Corynebacterium glutamicum
通訊作者：Stephan Noack
發(fā)表雜志：Bioresource Technology
發(fā)表日期：2024.11.12
DOI： https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131803
研究背景：
α-酮戊二酸（AKG）是一種有價值的二羧酸，在食品、制藥和化工行業(yè)中廣泛應(yīng)用，其化學(xué)合成過程中會產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，并且特異性低、能耗高。為了創(chuàng)造一種更環(huán)保和可持續(xù)的替代品，本實驗開發(fā)了一種AKG的微生物生產(chǎn)工藝。通過代謝工程改造谷氨酸棒桿菌，獲得4株潛在的生產(chǎn)菌株，并在特定的葡萄糖/蔗糖培養(yǎng)基以及甜菜加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品糖蜜中進行了鑒定。雖然菌株C. glutamicum PO6-iolT1 Δgdh ΔgltB mscCG’ ΔodhA不能在特定的培養(yǎng)基上生長，但它在糖蜜上的表現(xiàn)優(yōu)于所有先前的突變體，在糖蜜分批補料發(fā)酵過程中，產(chǎn)生96.2 g AKG，轉(zhuǎn)化率為0.64 g g-1。最后，通過乙酸乙酯進行液-液萃取進行下游處理，實現(xiàn)了產(chǎn)品的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。
研究內(nèi)容：
本研究選用C. glutamicum PO6-iolT1作為出發(fā)菌株，為了減少副產(chǎn)物谷氨酸、2-羥基戊二酸的生成及AKG在TCA循環(huán)中的轉(zhuǎn)化，敲除了谷氨酸脫氫酶編碼基因GDH，谷氨酸轉(zhuǎn)運體編碼基因mscCG，谷氨酸合酶大亞基編碼基因GltB及谷氨酸2-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體亞基編碼基因odhA。
為進一步提高AKG的產(chǎn)量，嘗試了不同碳源的培養(yǎng)基。結(jié)果顯示，在使用糖蜜作為唯一碳源的情況下，改造的工程菌株生長不受影響，且性能較好。補料分批發(fā)酵后，產(chǎn)生96.2 g AKG，轉(zhuǎn)化率為0.64 g g-1。
最后為了從糖蜜發(fā)酵液中提純AKG，建立了一種用乙酸乙酯進行液液萃取的方法，成功實現(xiàn)了AKG的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。
