Production of L-lactic acid from pentose by a genetically engineered Escherichia coli
利用五碳糖产高纯度L-乳酸的大肠杆菌基因工程菌的构建

摘要:【目的】本研究以已敲除多个产杂酸酶基因的大肠杆菌(Escherichia coli)乙醇工程菌SZ470 (ΔfrdBC ΔldhA ΔackA ΔfocA-pB ΔpdhR::pBp6-pBrbs-ceEF-lpd)为起始菌株，进一步敲除其乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase，ADH)基因，同时插入带有自身启动子的乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)的L-乳酸脱氢 酶(L-lactate dehydrogenase，LLDH)基因，构建可利用五碳糖同型发酵L-乳酸重组大肠杆菌。【方法】利用λ噬菌体Red重组系统构建乙醇脱氢酶基因(adhE)缺失菌株Escherichia coli JH01，并克隆P．acidilactici的ldhL基因，利用染色体插入技术将其整合到JH01基因组，构建产L-乳酸大肠杆菌基因工程菌Escherichia coli JH12，利用无氧发酵15 L发酵罐测定重组菌株L-乳酸产量。【结果】工程菌JH12 在15 L发酵罐中以6%的葡萄糖为碳源进行发酵，发酵到36 h的过程中葡萄糖的消耗速率为1. 46 g/(L·h)，乳酸生产强度为1.14 g/(L·h)，乳酸的产量达到41.13 g/L。发酵产物中未检测到琥珀酸、甲酸的生成，仅有少量乙酸生成，L-乳酸纯度达95.69%(L-乳酸在总发酵产物的比率)。工程菌JH12以6%的木糖为碳源进行发酵，发酵到36 h的过程中葡萄糖的消耗速率为0.88 g/(L·h)，乳酸生产强度为0.60 g/(L·h)，乳酸的产量达到34.73 g/L。发酵产物中杂酸少，乳酸的纯度高达98%。【结论】本研究通过基因敲除、染色体插入及无氧进化筛选获得一株产L-乳酸的大肠杆菌工程菌JH12，该菌株不需利用外源质粒，稳定性好，可利用五碳糖进行发酵，发酵产物中杂酸少，L-乳酸的纯度高。本研究为L-乳酸大肠杆菌工程菌的构建提供一定的技术支持，同时也为大肠 杆菌L-乳酸的工业化生产提供了参考依据。