2’-岩藻糖基乳糖（2’-fucosyllactose,2’-FL）是一种具有益生功能的人乳寡糖,广泛应用于食品和医药等领域,特别是作为婴幼儿配方奶粉的添加成分,近年来备受关注。传统上生产2’-FL的方法包括天然产物提取法及化学合成法等,但二者均存在成本较高、污染严重等缺点,因此反应温和、绿色环保的生物发酵法成为当前2’-FL生产的研究热点之一。本课题以大肠杆菌BL21（DE3）作为出发菌株,对该菌株进行2’-FL生产代谢途径构建,通过模块化代谢工程改造技术、基因编辑技术加强代谢产物的合成,并对发酵条件进行优化,最大限度地提高菌株中2’-FL的产量,为微生物发酵法生产2’-FL提供理论依据及工业应用基础。主要研究内容和结果如下:（1）从头合成途径产2’-FL的质粒组合构建。克隆来自于大肠杆菌Escherichia coli K12中编码磷酸甘露糖变位酶的基因man B、编码α-D-甘露糖-磷酸鸟嘌呤基转移酶的基因man C、编码GDP-D-甘露糖-4,6-脱水酶的基因gmd、编码GDP-L-岩藻糖合成酶的基因wca G,以及来自于幽门螺杆菌Helicobacter pylori 26695中编码α-1,2岩藻糖基转移酶的基因fut C,引入模块化代谢工程改造理论。将2’-FL合成途径分为两个模块,利用5个不同拷贝数的质粒改变模块的代谢通量以调节关键基因的表达水平,从中筛选最优质粒组合。（2）代谢改造强化产物合成。通过阻遏乳糖分支代谢、阻断副产物可拉酸合成途径,在基因水平上对2’-FL的生产菌株E.coli BL21（DE3）进行改造,利用CRISPR/Cas9系统成功敲除了lac Z、wac J基因,分别得到E.coli BL21（Δlac Z）、E.coli BL21（Δwca J）和E.coli BL21（Δwca JΔlac Z）三株菌。（3）从头合成途径补料分批发酵优化。通过单因素实验进行3 L发酵罐的补料分批发酵优化,优化后的发酵条件为:DM培养基为发酵培养基,甘油为碳源,诱导温度为30°C,在菌体量(OD600)达20时进行诱导,诱导剂（IPTG）浓度为0.5 mmol/L,采用p H反馈补料的方式进行补料,补料浓度为750 g/L的甘油和20 g/L的Mg SO4·7H2O。通过优化后2’-FL产量可达到18.22 g/L,较优化前产量提升了80.22%。（4）补救合成途径产2’-FL的共表达质粒构建。克隆来自于脆弱拟杆菌Bacteroides fragilis中编码L-岩藻糖激酶/GDP-L-岩藻糖焦磷酸化酶的基因fkp,通过异源表达基因fkp和fut C,成功构建共表达质粒p ET-fkp-fut C。（5）补救合成途径摇瓶培养条件优化。通过单因素实验对菌株E.coli BL21（DE3）、E.coli BL21（Δlac Z）、E.coli BL21（Δwca J）和E.coli BL21（Δwca JΔlac Z）摇瓶发酵产2’-FL的培养条件进行优化,优化后的发酵条件为:DM培养基为发酵培养基,培养基初始p H6.80,菌株接种量为5%,诱导温度为25°C,诱导剂浓度为0.2 mmol/L,培养100 h。E.coli BL21（DE3）、E.coli BL21（Δlac Z）、E.coli BL21（Δwca J）和E.coli BL21（Δwca JΔlac Z）四株重组菌的2’-FL产量分别提高了1.87,1.69,1.23和1.56倍,2’-FL的最高积累量可达到1.44 g/L。（6）对从头合成途径和补救合成途径进行组合发酵。分别在摇瓶和发酵罐水平上进行组合途径发酵,结果表明,两种水平上的组合途径发酵菌体量相对减少,同时发酵罐水平上对比发酵诱导温度25°C和30°C,诱导温度为30°C时2’-FL的产量相对更高,为2.47 g/L,但组合发酵的产量并没有达到单独途径发酵的产量,反而抑制了菌体量和2’-FL的产量。