L-茶氨酸生产技术及应用展望

L-茶氨酸是茶树植物中特有的游离氨基酸,赋予茶叶鲜美的味道和独特的风味。L-茶氨酸具有放松身心、增强认知能力、调节情绪状态、提高睡眠质量、减肥以及保护心脑血管等健康功效,是我国批准的新食品原料。该文首先介绍了L-茶氨酸在植物中的合成途径,然后从植物提取法、化学合成法、酶催化法及微生物发酵法等方面综述了L-茶氨酸的生产技术研究进展,最后对生物法制备的L-茶氨酸在食品行业中的应用进行了展望。

代谢组学分析甜菜碱对大肠杆菌合成苏氨酸的影响

甜菜碱作为一种新型的发酵助剂,能够有效提升工业生产过程中菌株的发酵性能。以苏氨酸生产菌Escherichia coli THRD为研究对象,系统考察了甜菜碱对苏氨酸发酵以及菌体胞内代谢的影响。发酵过程中添加甜菜碱,苏氨酸产量从50.74 g/L提高到54.59 g/L,糖酸转化率从37.45%提高到40.69%。使用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用技术分析甜菜碱作用下菌体胞内代谢物含量的变化,发现28个与苏氨酸合成代谢相关的显著差异代谢物。代谢通路分析表明,甜菜碱的加入能够通过改变糖酵解和磷酸戊糖途径的碳流分配,动态调节磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化的CO_(2)固定反应和三羧酸循环,减少3-磷酸甘油醛、天冬氨酸和苏氨酸的支路代谢,为苏氨酸的合成提供充足的还原力和前体物。研究从代谢层面揭示了甜菜碱对大肠杆菌的作用效果,为甜菜碱在其他工业发酵产品中的应用提供了理论参考。

L-氨基酸连接酶偶联乙酸激酶催化合成丙谷二肽

枯草芽孢杆菌来源的L-氨基酸连接酶(YwfE)是一种ATP依赖酶,可以催化L-丙氨酸(Ala)和L-谷氨酰胺(Gln)合成丙谷二肽。为了降低反应中ATP的使用量,研究使用不同微生物来源的乙酸激酶(Ack)用于丙谷二肽合成反应中ATP的再生,发现丙酮丁醇梭菌来源的乙酸激酶Ack3和YwfE的偶联效果最好。确定最优的催化反应体系包括Ala 30 mmol/L,Gln 30 mmol/L,MgSO 450 mmol/L,ATP 5 mmol/L,ACP-Li 60 mmol/L,纯化的YwfE蛋白200 mg/L,纯化的Ack3蛋白80 mg/L。在37℃,pH 9条件下反应16 h生成24.3 mmol/L的丙谷二肽,摩尔转化率为81%,同时产生2.3 mmol/L的副产物丙丙二肽。研究表明:ATP再生系统的引入有助于提高丙谷二肽的摩尔转化率,降低催化反应的成本。