国外对赤藓糖醇生物合成途径及优化策略的研究

赤藓糖醇是一种四碳醇,是应用于食品和医药工业的天然甜味剂。由于赤藓糖醇具有特殊的营养特性,它作为功能糖被应用于食品中,给糖尿病人和肥胖患者带来了福音。在国外,工业上一般采用Aureobasidium sp.和Pseudozyma tsukubaensis等突变的高渗酵母生产赤藓糖醇。由于生产效率高,成本适中,它还被用作生产其他糖的原料。本文主要综述了赤藓糖醇的理化性质、生物合成途径以及提高微生物赤藓糖醇生产力的策略。

铜离子与葡萄糖协同补料对球头三型孢菌产赤藓糖醇的影响

为考察葡萄糖和铜离子盐协同补料发酵对球头三型孢菌产赤藓糖醇的影响,在5L发酵罐中先采用不同浓度的葡萄糖进行分批发酵,然后采用优化的葡萄糖浓度并添加CuSO4·5H2O进行发酵研究。结果表明,初始葡萄糖浓度为300g/L的赤藓糖醇产量最大为44.52g/L,其体积生产速率为0.371g/(L·h)、转化率为0.167g/g。在此浓度葡萄糖的基础上添加30mg/L的CuSO4·5H2O后,赤藓糖醇产量达到49.62g/L,提高了11.5%。进一步控制总糖浓度为300g/L,且初始浓度为200g/L,分别进行单独补糖和协同补糖与铜离子的补料发酵,结果赤藓糖醇产量分别为47.25g/L和55.31g/L,比初始300g/L的葡萄糖分批发酵分别提高了6.1%和24.2%。特别地,协同补糖与CuSO4·5H2O后,赤藓糖还原酶(erythrose reductase,ER)的活性在84h达到最大,为0.152U/mg,比单独补糖时提高了18.8%;通过铜离子盐和葡萄糖的协同补料发酵可显著提高赤藓糖醇的产量,最终使赤藓糖醇产率达到0.461g/(L·h)。

球头三型孢菌产赤藓糖醇的两阶段pH值调控

为了进一步提高球头三型孢菌发酵生产赤藓糖醇的产量,研究了不同pH值对菌体生长、赤藓糖还原酶(ER)酶活和赤藓糖醇合成的影响。结果表明,单一pH值控制不能使菌体生物量和赤藓糖醇产量同时达到最优值。通过分析不同pH值下发酵过程曲线以及ER酶活变化,提出了两阶段pH值调控策略,即在发酵前期(0～36 h)控制pH=5.0,之后控制pH=6.0。通过采用这一优化策略,发酵过程中的最大ER酶活为0.55 U·mg^(-1) protein,比单一控制pH值策略的最大ER酶活(pH=6.0,0.38 U·mg^(-1) protein)提高了44.74%。发酵120 h后,赤藓糖醇的产量达到56.78 g·L^(-1),比单一控制pH值优化的最大产量(pH=6.0,46.75 g·L^(-1))提高了21.45%。

HOG1抑制剂调节球头三型孢菌多元醇生产及机理

目的:采用HOG1抑制剂对球头三型孢菌产多元醇进行调控。方法:向培养基中加入SB239063、SB202190和SB203580三种抑制剂进行发酵实验,比较三种抑制剂对发酵的影响。结果:实验结果表明SB239063可以降低球头三型孢菌细胞内胞浆3-磷酸甘油脱氢酶(ct GPD)的酶活,提高赤藓糖还原酶(ER)的酶活。此外对HOG1和Phospho-HOG1的Western blot结果分析显示,SB239063还会抑制球头三型孢菌细胞内HOG1的脱磷酸化。最终添加10μmol/L SB239063使发酵120 h后的多元醇产物中甘油产量下降20.57%,赤藓糖醇产量提高31.16%,底物转化率提高24.73%。结论:SB239063可以降低球头三型孢菌产甘油的能力,提高赤藓糖醇的产量。