[发明专利]一株生产凝胶态黄原胶的基因工程菌株及其构建方法和应用

说明书

本发明提供了一株生产凝胶态黄原胶的基因工程菌，属于工程菌的构建和应用技术领域，所述基因工程菌以Xanthomonas campestris NK‑01为出发菌株，在所述出发菌株中敲除乙酰基转移酶Ⅰ基因gumF和乙酰基转移酶Ⅱ基因gumG，并且过表达酮基转移酶基因gumL；所述Xanthomonas campestris NK‑01的菌种保藏编号为CGMCC No.15155。所述基因工程菌生产的黄原胶在水溶液或者盐溶液中均呈现凝胶态，凝胶强度随着黄原胶浓度和离子浓度的增加而增加；比自然产生的黄原胶具有更加优越的增稠和凝胶特性，且不受发酵条件的限制，可稳定高效生产，具有广泛的工业应用前景。

技术领域

本发明属于工程菌的构建和应用技术领域，尤其涉及一株生产凝胶态黄 原胶的基因工程菌及其构建方法和应用。

背景技术

黄原胶是由野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)产生的一种胞外 阴离子多糖，是国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体，性能最优越的生 物胶，已广泛应用于食品、农业、石油、印染及日化等行业。我国是黄原胶 的重要生产基地，黄原胶产量约占全球总产量的67％。近几年全球对黄原胶 的需求逐年上涨，我国黄原胶产量也一直呈现增长趋势。随着黄原胶应用领 域的不断扩展以及下游产业对产品质量要求的提升，开发具有稳定优良特性 的黄原胶产品是工业发展的一大趋势。

黄原胶具有类似纤维素的骨架结构，且在第二个葡萄糖上含有 α-_D-Man-(2→1)-β-_D-GlcA-(4→1)-β-_D-Man的侧链结构。根据不同的黄原胶生 产菌株及发酵条件，接近90％的内侧甘露糖发生乙酰化，而30～50％的外侧 甘露糖基团发生丙酮酸化。侧链上的乙酰基团可以稳定分子内部的螺旋构 象，而丙酮酸基团可以促进黄原胶分子间的交联，因此，丙酮酸含量越高， 黄原胶溶液的粘度越大。根据黄原胶的单体类型，丙酮酸含量在黄原胶分子 中所占的最大比例为8.69％，而自然存在的黄原胶中丙酮酸含量一般低于 5.0％。

黄原胶分子中丙酮酸和乙酰基含量的差异可显著影响黄原胶的流变学 特性。在传统发酵过程中，由于发酵条件、出发菌株、发酵批次的不同，黄 原胶分子中丙酮酸和乙酰基含量存在差异，进而影响了黄原胶的流变学特 性。这一现状对黄原胶产品的质量分析、分选造成了困扰，并增加了黄原胶 的生产成本及不稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一株生产凝胶态黄原胶的基因工程菌 及其构建方法和应用；所述基因工程菌产生的黄原胶具有饱和的丙酮酸含 量，低浓度下即可形成弱凝胶，产品质量及流变学特性稳定。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一株生产凝胶态黄原胶的基因工程菌，所述基因工程菌以Xanthomonascampestris NK-01为出发菌株，在所述出发菌株中敲除乙酰基转移酶Ⅰ基因 gumF和乙酰基转移酶Ⅱ基因gumG，并且过表达酮基转移酶基因gumL；

所述Xanthomonas campestris NK-01的菌种保藏编号为CGMCC No.15155。

优选的，所述过表达酮基转移酶基因gumL是通过向所述出发菌株中转 入包含酮基转移酶基因gumL的多拷贝表达质粒pBBRL实现。

本发明提供了所述的基因工程菌的制备方法，包括以下步骤：

1)敲除所述出发菌株中的gumF基因和gumG基因，获得gumF基因和 gumG基因缺失的菌株XC(△FG)；

2)在步骤1)中所述的gumF基因和gumG基因缺失的菌株XC(△FG) 中过表达酮基转移酶基因gumL获得基因工程菌。

优选的，步骤1)中敲除所述出发菌株中的gumF基因和gumG基因包 括以下步骤：