优化前体供给与细胞膜通透性强化大肠杆菌合成麦角硫因

摘要

麦角硫因(Ergothioneine,ERG)具有抗氧化、抗炎、辐射保护等多种生理功能,广泛应用于食品、医药和化妆品领域。微生物发酵生产麦角硫因具有极大潜力,然而,由于工程菌株前体供应不充足等因素,麦角硫因的发酵质量浓度以及生产强度低下。作者旨在探究麦角硫因生产不同阶段中的前体限制,并通过优化前体供应解除限制,进而提高大肠杆菌麦角硫因合成能力。在证明组氨酸是限制麦角硫因合成的关键因素基础上,通过优化组氨酸供给,麦角硫因在摇瓶水平的发酵质量浓度达到175.81 mg/L;通过正交试验组合优化了半胱氨酸、柠檬酸铁胺和维生素B6的添加量,发酵质量浓度提高至182.61 mg/L;通过优化甲基供体的添加(1.5 g/L甲硫氨酸与0.6 g/L甜菜碱)以及通过添加0.2 g/dL的CaCl_(2)提高细胞膜通透性,麦角硫因的发酵质量浓度最终提高至243.06 mg/L。采用分批补料发酵培养108 h后,麦角硫因在3 L发酵罐上的发酵水平达到2.01 g/L,生产强度为18.61 mg/(L·h),为麦角硫因的规模化工业生产奠定了基础。