A novel psychrotrophic fungus, Mortierella minutissima, for D-limonene biotransformation
- 作者
- Mariusz Trytek, Jan Fiedurek
- 单位
- Department of Industrial Microbiology, Maria Curie-Sklodowska University
- 杂志
- Biotechnology Letters（2005）
- DOI
- 10.1007/s10529-004-7347-x
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
从嗜冷真菌中筛选能高效转化D-柠檬烯为高价值萜类化合物的菌株，并优化转化条件以提高紫苏醇产量，解决微生物转化中底物毒性、挥发损失及产率低的问题。
研究策略
从北极土壤中分离98株霉菌，通过以柠檬烯为唯一碳源进行筛选，选出最具潜力的Mortierella minutissima 01菌株，然后系统优化培养基、底物浓度、温度、pH和转化时间等参数。
研究路线图
核心内容
该研究从北极土壤中分离出98株嗜冷霉菌，以D-柠檬烯为唯一碳源进行筛选，获得71株可利用该底物的菌株，其中Mortierella minutissima 01的转化能力最为突出，可产生紫苏醇和紫苏酸。研究者随后系统优化了培养基组成、底物浓度、温度、pH及转化时间等关键参数。结果显示，采用M-II培养基时紫苏醇产量从22.9 mg/L提升至29.1 mg/L；在最优条件下，即底物浓度0.8%（v/v）、pH 6、温度15°C，紫苏醇产量可达约125 mg/L。值得注意的是，当底物浓度增至1.2%时，紫苏醇产量显著下降，菌体干重降低超过1.8倍，表明高浓度底物对菌株具有明显毒性。该工作首次报道了利用嗜冷真菌进行D-柠檬烯生物转化，低温条件不仅大幅减少了底物的挥发损失，还维持了较高的转化效率，为利用低温微生物工业化生产高价值萜类化合物提供了新思路，显示出潜在的工业应用前景。
创新点
首次报道利用嗜冷真菌进行D-柠檬烯生物转化；低温（15°C）转化可显著减少底物挥发损失；通过优化使紫苏醇产量达到125 mg/L。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Mortierella minutissima 01 | D-柠檬烯生物转化途径（生成紫苏醇、紫苏酸、柠檬烯氧化物、香芹醇和香芹酮） | — | — | 催化 | 嗜冷真菌，催化柠檬烯C-7位羟基化生成紫苏醇，C-6位羟基化生成香芹醇；产物还包括紫苏酸等。 |
关键发现
- 从北极土壤分离的98株霉菌中，71株能以柠檬烯为唯一碳源生长
- 其中Mortierella minutissima 01转化能力最强，产生紫苏醇22.9 mg/L和紫苏酸12.5 mg/L。最佳培养基为M-II，紫苏醇产量29.1 mg/L，紫苏酸22.6 mg/L。最适底物浓度0.8%（v/v）时紫苏醇产量约125 mg/L
- 最适pH为6时产量124 mg/L
- 最适温度15°C时产量125.6 mg/L
- 最适转化时间120 h时产量112.3 mg/L。底物浓度增至1.2%时紫苏醇产量下降且菌体干重降低超过1.8倍。
研究结论
嗜冷真菌Mortierella minutissima 01能够将D-柠檬烯生物转化为紫苏醇和紫苏酸，通过优化培养条件可使紫苏醇产量超过120 mg/L，低温转化可减少底物挥发，具有潜在的工业应用价值。