论文部分内容阅读
氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)能够快速不完全氧化多种糖或醇制备相应化合物,是重要的生物催化剂。目前主要利用甘露醇或山梨醇有机培养基培养G.oxydans。但是多元醇有机培养基价格昂贵,较高的培养成本会影响后续生物转化过程的放大。因此,寻找低成本培养方法对G.oxydans在工业上的应用具有重要意义。本论文利用无机盐培养基,首先分析了G.oxydans在常见碳源中的生长能力,发现甘油能够有效支持G.oxydans的生长。进一步分析G.oxydans和G.oxydans衍生菌株在甘油无机盐培养基中的生长代谢时,获得一株双敲除菌株△1068A0854。△1068△0854在甘油无机盐培养基中菌体得率为0.20g DCW/g,是野生菌的6.7倍,而且具有更高的葡萄糖脱氢酶活性。因此,利用甘油无机盐培养基培养△1068△0854制备生物催化剂,不仅可以有效降低培养成本,而且具备生物催化优势。利用甘油无机盐培养基培养△1068A0854获得的静息细胞催化木糖生产木糖酸,产量为61.5 g/L,得率为1.05g/g。根据基因组注释,G oxydans胞内存在甘油代谢操纵子。该操纵子由glpD(gox2088编码的甘油-3-磷酸脱氢酶),glpF(gox2089编码的甘油易化蛋白),glpK(gox2090编码的甘油激酶)三个结构蛋白基因和转录调控蛋白基因glpR组成。论文第二部分主要分析了该操纵子的代谢调控机制。通过RT-PCR确定了该操纵子调控蛋白基因glpR和结构基因glpD、glpF、glpK共转录表达。GlpR为该操纵子的阻遏蛋白,其结合区域为glpR和glpD的基因间区Pgdh。虽然文献中GlpR阻遏蛋白的常见效应物为甘油-3-磷酸,但本文研究发现甘油或其中间产物并不是G oxydans甘油代谢操纵子的效应物。菊粉是一种线性直链多糖,由果糖通过β(2,1)糖苷键连接,末端常通过α(2,1)糖苷键连接一个葡萄糖。如何高效的水解菊粉是其作为微生物发酵碳源首要解决的问题。目前菊粉水解通常有酸解和酶解两种方法。本论文第三部分首次发现新的水解菊粉方式,Fe3+可以在高温条件下高效水解菊粉。利用Fe3+水解菊粉制备的高浓度糖液浓度达到854.16 g/L,Fe3+终浓度大约为1.35 mM。因此,Fe3+和菊粉在标准条件下灭菌获得的菊粉水解液可以为微生物发酵提供糖源,具有工业应用价值。