重组解脂酵母发酵生产琥珀酸的条件优化
2018-05-13于青林孟令莉霍海亮高翠娟
于青林,孟令莉,霍海亮,高翠娟
(临沂大学 生命科学学院,山东 临沂,276000)
琥珀酸是一种具有重要应用价值的生物基平台化合物,被美国能源部认为是未来十二组最具价值的生物炼制产品之一[1],广泛地应用于清洁剂、表面活性剂、食品添加剂、抗菌剂,并用于合成γ-丁内酯、四氢呋喃等多种重要化学品[2]。同时,作为一种重要的有机合成中间体,琥珀酸还是合成多种聚酯的重要前体物质[3],近年来逐渐攀升为大宗化学品,全球年产量在3万~5万t[4]。传统的化学法合成琥珀酸需要金属Pd和Ru的催化,通过丁烷制备顺式丁烯二酸酐再经化学方法加工而成[5]。由于石油资源的减少和环境污染问题的日益严重,资源可再生的、高效环保的琥珀酸生产方式愈来愈受到关注。琥珀酸是微生物细胞中心代谢三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA)的中间代谢产物之一,并且还是多种兼性厌氧菌和严格厌氧菌的代谢末端产物,可以通过微生物利用可再生的碳水化合物资源进行生产[6-8]。
解脂酵母(Yarrowialipolytica)属于非传统酵母,具有生物安全(generally recognized as safe, GRAS)、鲁棒性的特点[9]。经过遗传改造后的解脂酵母可以作为细胞工厂有效生产许多高附加值的化学品和脂肪/脂肪酸衍生的燃料,如柠檬酸、异柠檬酸、α-酮戊二酸等[10-13]。2009年,KAMZOLOVA等人利用构建好的产α-酮戊二酸解脂酵母首先生产α-酮戊二酸,再以乙醇为底物在过氧化氢存在的情况下脱羧生产琥珀酸,琥珀酸的产量为63.4 g/L[14]。2010年,YUZBASHEV 等人首先突变解脂酵母的琥珀酸脱氢酶Sdh2亚基,然后采用N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍进行化学诱变,获得的突变株Y-3314以甘油为底物、碳酸钙为缓冲剂进行低pH琥珀酸发酵,得到45 g/L的琥珀酸盐[15]。……
