先進(jìn)燃料生物基脂肪酸及其衍生物的生物合成研究.pdf

1、脂肪酸是一類羧酸化合物，由碳?xì)浣M成的烴類基團(tuán)連接羧基所構(gòu)成。脂肪酸可作為特殊化學(xué)品用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，而在能源問題和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天，脂肪酸最吸引人的地方是其可衍生化為生物柴油和生物汽油，用于制成混合生物燃料。其衍生物羥基脂肪酸，不僅可用作藥物前體、表面活性劑、化妝品和食品工業(yè)中的添加劑，還可作為聚羥基脂肪酸的單體，制造生物可降解材料。
　　目前脂肪酸的生產(chǎn)主要以動(dòng)物油或植物油為原料，采用高溫高壓水解或酶法水解的方式，

2、以及石蠟氧化法等。然而，從植物或動(dòng)物中得到的脂肪酸成分不均一，性能不穩(wěn)定，存在批次差異，且動(dòng)物來源的脂肪酸可能有微量?jī)?nèi)毒素，影響其應(yīng)用于醫(yī)藥、食品工業(yè)。目前，越來越多的注意力轉(zhuǎn)移到利用微生物生產(chǎn)脂肪酸的方向上來。
　　本課題利用離子液體預(yù)處理竹粉，進(jìn)一步用酶或酸將其催化水解為還原糖供給生物體合成脂肪酸及衍生物。我們構(gòu)建了工程菌株 DQ101/pDQTES和DQ101/pDQTESZ，以葡萄糖為底物時(shí)，這兩種菌株均能高效生產(chǎn)脂肪酸，

3、產(chǎn)量分別為2.45 g/L和3.32 g/L。以木糖為底物時(shí)，二者的脂肪酸產(chǎn)量低于葡萄糖，分別為2.32 g/L和2.96 g/L。當(dāng)以六碳糖和五碳糖的混合糖為底物時(shí)，DQ101/pDQTESZ的脂肪酸產(chǎn)量達(dá)到了2.81 g/L。
　　我們進(jìn)一步利用離子液體酶催化竹粉水解液為碳源，DQ101/pDQTESZ能生產(chǎn)1.23 g/L脂肪酸，產(chǎn)率為0.13 g/g，但當(dāng)以離子液體酸催化竹粉水解液為碳源時(shí)，其僅能生產(chǎn)0.65 g/L脂肪酸

4、。該結(jié)果表明，離子液體預(yù)處理的酶催化竹粉水解液是一種能更高效生產(chǎn)脂肪酸的原料。
　　適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化是一種有效的代謝工程方法，它能使微生物通過有益突變的累計(jì)達(dá)到遺傳變異，從而選擇有益的表型。據(jù)此，我們對(duì)構(gòu)建的產(chǎn)脂肪酸菌株DQ101進(jìn)行了90天的適應(yīng)性進(jìn)化，此過程中離子液體的濃度由1%逐步增加至7%(w/v)。進(jìn)化后菌株DQ102在含7%(w/v)離子液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)24 h后，OD600能達(dá)到4.93。
　　菌株DQ102/

5、pDQTES發(fā)酵離子液體酸催化竹粉水解液能生產(chǎn)1.12 g/L脂肪酸，生產(chǎn)力為0.023 g/L-h，而菌株DQ102/pDQTESZ的脂肪酸產(chǎn)量更高，能達(dá)到2.29 g/L，生產(chǎn)力為0.048 g/L-h。此結(jié)果表明適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化能作為一種有效的代謝工程工具，應(yīng)用于生物燃料、日用品和特殊化學(xué)品的生產(chǎn)。
　　在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)大腸桿菌發(fā)酵簡(jiǎn)單碳源從頭合成羥基脂肪酸進(jìn)行了研究。菌株DQ101（pDQTES，pACYC-P450bm