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

發表雜志：Bioresource Technology

發表日期：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、制藥和化工行業中廣泛應用，其化學合成過程中會產生有毒副產物，并且特異性低、能耗高。為了創造一種更環保和可持續的替代品，本實驗開發了一種AKG的微生物生產工藝。通過代謝工程改造谷氨酸棒桿菌，獲得4株潛在的生產菌株，并在特定的葡萄糖/蔗糖培養基以及甜菜加工過程中產生的副產品糖蜜中進行了鑒定。雖然菌株C. glutamicum PO6-iolT1 Δgdh ΔgltB mscCG’ ΔodhA不能在特定的培養基上生長，但它在糖蜜上的表現優于所有先前的突變體，在糖蜜分批補料發酵過程中，產生96.2 g AKG，轉化率為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，實現了產品的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。

研究內容：

    本研究選用C. glutamicum PO6-iolT1作為出發菌株，為了減少副產物谷氨酸、2-羥基戊二酸的生成及AKG在TCA循環中的轉化，敲除了谷氨酸脫氫酶編碼基因GDH，谷氨酸轉運體編碼基因mscCG，谷氨酸合酶大亞基編碼基因GltB及谷氨酸2-酮戊二酸脫氫酶復合體亞基編碼基因odhA。

    為進一步提高AKG的產量，嘗試了不同碳源的培養基。結果顯示，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。補料分批發酵后，產生96.2 g AKG，轉化率為0.64 g g-1。

    最后為了從糖蜜發酵液中提純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

發表雜志：Bioresource Technology

發表日期：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、制藥和化工行業中廣泛應用，其化學合成過程中會產生有毒副產物，并且特異性低、能耗高。為了創造一種更環保和可持續的替代品，本實驗開發了一種AKG的微生物生產工藝。通過代謝工程改造谷氨酸棒桿菌，獲得4株潛在的生產菌株，并在特定的葡萄糖/蔗糖培養基以及甜菜加工過程中產生的副產品糖蜜中進行了鑒定。雖然菌株C. glutamicum PO6-iolT1 Δgdh ΔgltB mscCG’ ΔodhA不能在特定的培養基上生長，但它在糖蜜上的表現優于所有先前的突變體，在糖蜜分批補料發酵過程中，產生96.2 g AKG，轉化率為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，實現了產品的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。

研究內容：

    本研究選用C. glutamicum PO6-iolT1作為出發菌株，為了減少副產物谷氨酸、2-羥基戊二酸的生成及AKG在TCA循環中的轉化，敲除了谷氨酸脫氫酶編碼基因GDH，谷氨酸轉運體編碼基因mscCG，谷氨酸合酶大亞基編碼基因GltB及谷氨酸2-酮戊二酸脫氫酶復合體亞基編碼基因odhA。

    為進一步提高AKG的產量，嘗試了不同碳源的培養基。結果顯示，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。補料分批發酵后，產生96.2 g AKG，轉化率為0.64 g g-1。

    最后為了從糖蜜發酵液中提純AKG，建立了一種用乙酸乙酯進行液液萃取的方法，成功實現了AKG的純化，提取效率為87%，AKG純度>93%。