本申請(qǐng)公開了用于生產(chǎn)D?阿洛酮糖的重組大腸桿菌及其制備方法,屬于基因工程領(lǐng)域。本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是:如何實(shí)現(xiàn)利用甘油、乙酸和脂肪酸等為原料供應(yīng)微生物生長并以葡萄糖為原料制備D?阿洛酮糖。本申請(qǐng)?zhí)峁┲亟M大腸桿菌,所述重組大腸桿菌用甘油、乙酸、脂肪酸等作為碳源使所述重組大腸桿菌進(jìn)行擴(kuò)增(生長),以D?葡萄糖為底物制備D?阿洛酮糖。本申請(qǐng)?zhí)峁┑闹亟M大腸桿菌,可以實(shí)現(xiàn)以甘油、乙酸、脂肪酸等為碳源供微生物生長,在微生物生長達(dá)到一定的生物量后,以D?葡萄糖為原料合成D?阿洛酮糖。并進(jìn)而建立相應(yīng)的合成D?阿洛酮糖的技術(shù)路線。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)屬于基因工程,具體涉及用于生產(chǎn)d-阿洛酮糖的重組大腸桿菌及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、d-阿洛酮糖是一種安全健康的稀有單糖,可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。作為一種低熱量的甜味劑,阿洛酮糖甜度是蔗糖的70%,但僅具有蔗糖0.3%的能量。d-阿洛酮糖不僅甜度適中、熱量極低,還具有降低血糖反應(yīng)、減少肝脂肪生成、維持體重、抗炎、神經(jīng)保護(hù)和免疫抑制等多種藥理功效,正因?yàn)槠涮厥獾臓I養(yǎng)和生物功能,其制備方法越來越受到研究者的重視。d-阿洛酮糖在自然界中的含量極少,一般存在于小麥、水果和各種其他食物中,因此無法采取天然提取的方式完成制備。
2、日本是世界上最早研究和開發(fā)阿洛酮糖的國家。2012年,日本松谷化學(xué)工業(yè)已在全國發(fā)售了添加一定比例的d-阿洛酮糖的稀有糖糖漿,受到消費(fèi)者的青睞;2015年,韓國cj與美國安德森合作,以allsweet品牌面世,主要向北美等地出售含有一定比例的d-阿洛酮糖糖漿和糖粉等原料。同一時(shí)期,英國泰特萊爾dolciaprima低熱量阿洛酮糖糖漿步入市場。國內(nèi)對(duì)于阿洛酮糖的研究起步較晚,其中江南大學(xué)是最早著手研究科研單位之一,其研究涵蓋基因挖掘和菌株開發(fā)、酶的固定化、d-阿洛酮糖的分離純化。就公布的技術(shù)來看,江南大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的酶以及酶的表達(dá)效果,均不低于國外大公司公布的數(shù)據(jù),與國際先進(jìn)水平基本同步,已申請(qǐng)多項(xiàng)相關(guān)研發(fā)專利。但當(dāng)前市場上主流的利用差向異構(gòu)酶生產(chǎn)的方法存在如下缺陷:(1)所用果糖原料價(jià)格較高;(2)受差向異構(gòu)酶的平衡常數(shù)限制,原料無法全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物,需要復(fù)雜的產(chǎn)物分離過程及昂貴的生產(chǎn)設(shè)備。</p>3、傳統(tǒng)生產(chǎn)d-阿洛酮糖的主要方法包括化學(xué)法和生物法。bilik等研究發(fā)現(xiàn)在酸性水溶液中,d-果糖可以在鉬酸鹽離子的催化作用下轉(zhuǎn)化生成d-阿洛酮糖。1997年donald等將1,2:4,5-二-o-異亞丙基-β-d-吡喃果糖通過化學(xué)合成法制備d-阿洛酮糖。此外將乙醇和三乙胺煮沸也可合成d-阿洛酮糖。隨著深入的研究發(fā)現(xiàn),化學(xué)合成存在著純化步驟較復(fù)雜,會(huì)產(chǎn)生化學(xué)廢料和無價(jià)值副產(chǎn)物等問題,同時(shí)化學(xué)合成甜味劑甜味往往不夠純正,因此應(yīng)用并不廣泛。
4、生物合成法利用自然界中大量存在的天然原料,以生物酶為催化劑制備阿洛酮糖,不僅有利于降低工業(yè)化生產(chǎn)成本,而且符合當(dāng)下綠色環(huán)保的生產(chǎn)原則。目前主要方法是以酶作為催化劑的生物轉(zhuǎn)化法,以異構(gòu)酶為例,已經(jīng)鑒定的野生型酶的熱穩(wěn)定性普遍較低,為滿足工業(yè)化應(yīng)用的需求,不同屬性的異構(gòu)酶的定向挖掘與熱穩(wěn)定性分析、改造開始被廣泛研究;同時(shí)在使用過程中,酶的保存是極為重要的一環(huán),能夠延長酶的儲(chǔ)存壽命并保持穩(wěn)定性是將其投入商業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前,已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并表征的可用于d-阿洛酮糖生物法合成的生物催化劑有d-阿洛酮糖-3-差向異構(gòu)酶(d-psicose3-epimerase,dpease)和d-塔格糖-3-差向異構(gòu)酶,并且大多數(shù)情況選擇d-果糖通過這兩種酶催化轉(zhuǎn)化來制取d-阿洛酮糖。
5、脂肪酸是價(jià)格低廉、易于獲得的綠色有機(jī)原料,其能量密度高于葡萄糖(d-葡萄糖)等原料,還可為生物合成提供更多還原力,從而提高生物制造的轉(zhuǎn)化率,是生物制造的理想原料之一,可以從油料粗加工產(chǎn)物、餐廚廢棄油等來源以低廉的價(jià)格獲取。而甘油和乙酸作為化工產(chǎn)品的副產(chǎn)物來源廣泛、價(jià)格低廉,以甘油或乙酸作為碳源發(fā)酵培養(yǎng)菌株有利于解決與人爭糧的問題。葡萄糖作為工業(yè)生產(chǎn)果糖的原料,比果糖成本更低。建立以甘油、乙酸、脂肪酸等為原料供微生物生長,以葡萄糖為原料合成d-阿洛酮糖的路線,具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是:如何實(shí)現(xiàn)利用甘油、乙酸、脂肪酸等原料供應(yīng)微生物生長并以d-葡萄糖為原料制備d-阿洛酮糖。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┲亟M大腸桿菌,所述重組大腸桿菌具有包括下述特征:
3、a1)、含有葡萄糖異構(gòu)酶基因和/或調(diào)控葡萄糖異構(gòu)酶基因表達(dá)的物質(zhì);
4、a2)、含有己酮糖激酶基因和/或調(diào)控己酮糖激酶基因表達(dá)的物質(zhì);
5、a3)、含有udp-葡萄糖焦磷酸化酶基因和/或調(diào)控udp-葡萄糖焦磷酸化酶基因表達(dá)的物質(zhì);
6、a4)、含有ndp-己糖-3-差向異構(gòu)酶基因和/或調(diào)控ndp-己糖-3-差向異構(gòu)酶基因基因表達(dá)的物質(zhì);
7、a5)、含有ndp糖水解酶基因和/或調(diào)控ndp糖水解酶基因表達(dá)的物質(zhì);
8、a6)、含有降低葡萄糖激酶基因的表達(dá)和/或降低葡萄糖激酶活性或含量的物質(zhì);
9、a7)、含有增強(qiáng)核苷二磷酸激酶基因表達(dá)和/或增強(qiáng)核苷二磷酸激酶活性或含量的物質(zhì);
10、a8)、含有增強(qiáng)尿苷酸激酶基因表達(dá)和/或增強(qiáng)尿苷酸激酶基因活性或含量的物質(zhì);
11、a9)、含有增強(qiáng)尿苷激酶基因表達(dá)和/或增強(qiáng)尿苷激酶活性或含量的物質(zhì);
12、a10)、含有增強(qiáng)無機(jī)焦磷酸酶基因表達(dá)和/或增強(qiáng)無機(jī)焦磷酸酶活性或含量的物質(zhì);
13、a11)、含有酸性磷酸酶基因和/或調(diào)控酸性磷酸酶基因表達(dá)的物質(zhì);
14、a12)、含有葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)輔助因子基因和/或調(diào)控葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)輔助因子基因表達(dá)的物質(zhì);
15、a13)、不含有磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)g亞基基因;
16、a14)、不含有半乳糖阻遏因子基因;
17、a15)、不含有6-磷酸葡萄糖脫氫酶基因;
18、a16)、不含有類脂a生物合成肉豆蔻酰基轉(zhuǎn)移酶基因。
19、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,a1)-a5)中所述的物質(zhì)可為啟動(dòng)子。
20、進(jìn)一步地,a1)-a5)中所述的物質(zhì)可為啟動(dòng)子trc?promoter。所述啟動(dòng)子trcpromoter的核苷酸序列為seq?id?no.7第193-266位。
21、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,a6)中所述的物質(zhì)在所述受體菌的葡萄糖激酶基因的啟動(dòng)子位點(diǎn)引入。
22、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,a6)中所述的物質(zhì)可為組成型弱啟動(dòng)子p113。
23、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,a7)-a10)中所述的物質(zhì)分別在所述受體菌的核苷二磷酸激酶基因、增強(qiáng)尿苷酸激酶基因、尿苷激酶基因或無機(jī)焦磷酸酶基因的啟動(dòng)子位點(diǎn)引入。
24、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,a11)-a12)中所述的物質(zhì)分別與所述酸性磷酸酶基因或葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)輔助因子基因組成表達(dá)盒導(dǎo)入受體菌。
25、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,所述酸性磷酸酶基因和/或調(diào)控酸性磷酸酶基因表達(dá)的物質(zhì)的導(dǎo)入位點(diǎn)為所述受體菌的磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)g亞基基因位點(diǎn)。
26、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,所述葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)輔助因子基因和/或調(diào)控葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)輔助因子基因表達(dá)的物質(zhì)的導(dǎo)入位點(diǎn)為所述受體菌的半乳糖阻遏因子基因位點(diǎn)。
27、進(jìn)一步地,所述的重組大腸桿菌中,a7)-a12)中所述的物質(zhì)可為組成型啟動(dòng)子pcpa1。
28、進(jìn)一步地,所述重組大腸桿菌還具有下述特征:
...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.重組大腸桿菌,所述重組大腸桿菌具有包括下述特征:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重組大腸桿菌,其特征在于,所述重組大腸桿菌還具有下述特征:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重組大腸桿菌,其特征在于,所述重組大腸桿菌還具有下述特征:
4.制備權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述重組大腸桿菌的方法,其特征在于,所述方法包括下述步驟:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法還包括下述步驟:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法,其特征在于:所述方法還包括下述步驟:
7.權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述方法制備獲得的重組大腸桿菌。
8.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的重組大腸桿菌、權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的方法和/或權(quán)利要求7所述的重組大腸桿菌在C1)或C2)中的應(yīng)用,
9.一種組合物,其特征在于:所述組合物為D1)或D2),
10.一種制備D-阿洛酮糖的方法,其特征在于:所述方法包括使用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的重組大腸桿菌、權(quán)利要求7所述的重組大腸桿菌和/或權(quán)利要求9所述的組合物以D-葡萄糖為底物制備D-阿洛酮糖。
...
【技術(shù)特征摘要】
1.重組大腸桿菌,所述重組大腸桿菌具有包括下述特征:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重組大腸桿菌,其特征在于,所述重組大腸桿菌還具有下述特征:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重組大腸桿菌,其特征在于,所述重組大腸桿菌還具有下述特征:
4.制備權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述重組大腸桿菌的方法,其特征在于,所述方法包括下述步驟:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法還包括下述步驟:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法,其特征在于:所述方法還包括下述步驟...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:劉波,馬超,岳雷,劉偉豐,王雷,
申請(qǐng)(專利權(quán))人:微元合成生物技術(shù)北京有限公司,
類型:發(fā)明
國別省市:
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