Simultaneous production of citric acid and invertase by Yarrowia lipolytica SUC+ transformants
- 作者
- Zbigniew Lazar, Ewa Walczak, Małgorzata Robak
- 单位
- Department of Biotechnology and Food Microbiology, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Norwida 25/27, 50-375 Wroclaw, Poland; Department of Food Biotechnology, Wroclaw University of Economics, Komandorska 118/120, 53-345 Wroclaw, Poland; Department of Medicine, The Witelon University of Applied Sciences, Sejmowa 5A, 59-220 Legnica, Poland
- 杂志
- Bioresource Technology（2011）
- DOI
- 10.1016/j.biortech.2011.04.032
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
野生型Yarrowia lipolytica不能利用蔗糖，限制了廉价糖蜜类底物的使用；同时缺乏同时生产柠檬酸和蔗糖酶的高效环境友好工艺。
研究策略
利用携带酿酒酵母SUC2基因的Y. lipolytica A-101-B56-5转化株，在5L搅拌罐反应器中以蔗糖、葡萄糖、葡萄糖+果糖或甘油为碳源进行批次发酵，系统评估同时生产柠檬酸和蔗糖酶的性能。
研究路线图
核心内容
该研究利用携带酿酒酵母SUC2基因的解脂耶氏酵母A-101-B56-5转化株，在5L搅拌罐反应器中分别以蔗糖、葡萄糖、葡萄糖加果糖或甘油为碳源进行批次发酵，首次实现了同一菌株同时生产柠檬酸和蔗糖酶。结果显示，以甘油为碳源时柠檬酸浓度最高达57.15 g/L，产率为0.6 g/g；而以蔗糖为碳源时柠檬酸产率最高达0.643 g/g，浓度45 g/L，且异柠檬酸占总柠檬酸比例低于2%。蔗糖酶活性以蔗糖为底物时最高达72,380 U/L，胞外和胞内浓缩液活性分别可达0.5×10^6 U/L和1.8×10^6 U/L，蔗糖消耗速率最高达5.45 g/L/h。该策略使原本无法利用蔗糖的菌株获得了蔗糖代谢能力，且能以甘油或廉价蔗糖底物实现高产量、高产率的同时生产，过程无废物产生，展示了良好的工业应用潜力。
创新点
首次实现同一Y. lipolytica转化株同时生产柠檬酸和蔗糖酶；通过异源表达SUC2基因使原本不能利用蔗糖的菌株获得蔗糖代谢能力；蔗糖酶浓缩液活性极高（胞外0.5×10^6 U/L、胞内1.8×10^6 U/L）。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Yarrowia lipolytica A-101-B56-5 | 蔗糖代谢 | SUC2 | invertase (β-fructofuranosidase) | 催化 | 来自酿酒酵母的蔗糖酶基因，在XPR2启动子控制下表达，使菌株能利用蔗糖并分泌蔗糖酶 |
关键发现
- 以甘油为碳源时柠檬酸浓度最高达57.15 g/L，产率0.6 g/g
- 以蔗糖为碳源时柠檬酸产率最高达0.643 g/g（浓度45 g/L）
- 异柠檬酸占总柠檬酸比例低于2%
- 以蔗糖为底物时蔗糖酶活性最高达72,380 U/L
- 以甘油为底物时单位生物量柠檬酸产量和蔗糖酶产量分别达9.9 g/g和4325 U/g
- 胞外和胞内蔗糖酶浓缩液最高活性分别为0.5×10^6 U/L和1.8×10^6 U/L
- 蔗糖消耗速率最高达5.45 g/L/h。
研究结论
Y. lipolytica A-101-B56-5是同时生产柠檬酸和蔗糖酶的优良菌株，可利用甘油或蔗糖实现高产量、高产率，且过程无废物，具有工业应用潜力。