通过识别和消除形成副产品的β-arbutin的高产量生产
Ning An1, Shubin Zhou1, Xin Chen1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, 15 Beisanhuan East Road, Chaoyang District, Beijing, 100029, China.
Applied microbiology and biotechnology
|August 19, 2023
概括
研究人员加强了微生物发酵,产生β-阿布丁 (β-Arbutin),一种皮肤亮化剂. 他们改善了前体供应并消除了副产品,实现了工业应用的创纪录的43.79g/L产量.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 代谢工程是代谢工程.
- 工业微生物学 工业微生物学
背景情况:
- β-阿布丁 (β-Arbutin) 是一种有价值的糖化物,用于化品和药品中的皮肤亮化和其他生物活性.
- 微生物发酵为β-Arbutin生产提供了一个有前途的途径,但低产量阻碍了工业扩展性.
- 现有的发酵方法面临着低位数和产量方面的挑战,需要优化策略.
研究的目的:
- 开发和实施提高大肠杆菌β-阿布丁生产产量的策略.
- 识别和消除副产品形成途径,以最大限度地提高β-Arbutin标位和产量.
- 建立一个强大的发酵工艺,用于工业规模的β-Arbutin制造.
主要方法:
- 通过优化前体供应 (酸和尿素二酸葡萄糖) 来改造大肠杆菌菌株.
- 鉴定并消除了内源性O-乙转移酶,该酶负责6O-乙黄丁副产品的形成.
- 在3L生物反应器中利用料批次发酵来实现高密度细胞培养和产品积累.
主要成果:
- 通过提升前体供应,实现了4.6倍的β-阿布丁生产增加.
- 在最初的生物反应器试验中,工程菌株产生了36.12g/Lβ-Arbutin,产量为0.11g/g葡萄糖.
- 消除副产品导致产量增加了两倍,达到43.79g/Lβ-阿布丁,产量为0.22g/g葡萄糖.
结论:
- 该研究提出了一种系统的策略,通过代谢工程和副产品消除,显著改善β-阿布丁的标位和产量.
- 获得了报告中最高的β-Arbutin标位和产量,证明了工业规模生产的潜力.
- 这项工作为优化微生物生产有价值化合物的基础,通过解决副产品积累.
