构建大肠杆菌合成生物群落利用混合糖同步发酵生产L-乳酸

来源：中国食品学报杂志2024年第7期北京时间：

作者：邱炜玥，李敏，陈思宇，赵锦芳，王金华，赵筱

单位：邱炜玥湖北工业大学生命科学与健康工程学院 发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心 武汉 430068,李敏湖北工业大学生命科学与健康工程学院 发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心 武汉 430068,陈思宇湖北工业大学生命科学与健康工程学院 发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心 武汉 430068,赵锦芳湖北工业大学生命科学与健康工程学院 发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心 武汉 430068,王金华湖北工业大学生命科学与健康工程学院 发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心 武汉 430068,赵筱湖北工业大学生命科学与健康工程学院 发酵工程教育部重点实验室工业发酵省部共建协同创新中心 武汉 430068,

摘要：目的:实现大肠杆菌混合糖发酵产L-乳酸过程中对葡萄糖-木糖的同步利用。方法:以L-乳酸工程菌大肠杆菌JH16(E.coli B，△frdBC△pflB△ackA△adhE，ldhA::ldhL)为出发菌株，通过RED同源重组技术敲除木糖转运及代谢基因xylFGH、xylE和xylA，获得不能利用木糖的菌株大肠杆菌JH16031。以大肠杆菌JH2705(E.coli JH16，△ptsG△mglB)为出发菌株，敲除葡萄糖转运及代谢基因crr、malX和galP，获得不能利用葡萄糖的菌株大肠杆菌JH27071，以构建大肠杆菌合成生物群落。通过摇瓶和5 L发酵罐试验确定该合成生物群落在混合糖发酵时较优的混合接种比例。结果:以60 g/L葡萄糖和40 g/L木糖为碳源进行发酵，当JH16031与JH27071初始接种比为1∶50，初始OD600nm=0.5，混合糖的利用率最高，在84 h内消耗97%的糖，并在96 h内结束发酵。葡萄糖消耗速率为705 mg/(L·h)，木糖消耗速率为435 mg/(L·h)，L-乳酸产率为951 mg/(L·h)，L-乳酸产量达到92 g/L，糖酸转化率为91%。结论:构建大肠杆菌合成生物群落可实现利用混合糖发酵产L-乳酸过程中葡萄糖和木糖的同步利用。研究结果为工业发酵生产中，使用低成本的木质纤维素为原料，降低发酵成本，提高混合糖利用率提供技术支持。

关键词：大肠杆菌; 合成生物群落; 混合糖; L-乳酸

基金资助：湖北省教育厅科研计划重点项目(D20201403)