[发明专利]一种利用丙酮酸合成乙偶姻的重组运动发酵单胞菌及其构建方法与应用

说明书

本发明公开了一种利用丙酮酸合成乙偶姻的重组运动发酵单胞菌及其构建方法与应用，在运动发酵单胞菌中建立乙偶姻生产途径。丙酮酸在乙酰乳酸合成酶ALS、α‑乙酰乳酸脱羧酶ALDC的催化下生成乙偶姻。通过将上述酶构建至运动发酵单胞菌中，能够简洁快速的实现乙偶姻的生物合成。而且运动发酵单胞菌属于安全微生物，对发酵设备无特殊要求，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程和发酵工程领域，更确切的说，本发明涉及异源生物合 成乙偶姻的代谢途径，即一种能产乙偶姻的重组运动发酵单胞菌及其构建方法与 应用。

背景技术

乙偶姻(acetoin)又名甲基乙酰甲醇，是一种重要的香精香料物质，具有强 烈的奶油、脂肪、白脱样香气，高度稀释后会有令人愉悦的奶香气。国家标准 GB2760-1986规定为可以使用的食品香料，美国食品香料和FEMA安全号为 2008，国内外常将其用作各种食品的香味增强剂以及配置奶香型、肉香型、草莓 香型的香精^[1]。作为美国能源部30种优先开发利用的平台化合物之一，乙偶姻 广泛应用于食品、烟草、化妆品、植物、医药和化工领域^[2]。乙偶姻的制备可以 通过从含乙偶姻的植物中提取以及化学合成法和酶转化法^[3]。由于能源和环境的 恶化以及化学合成的乙偶姻作为食品添加剂存在健康隐患，因此化学合成法不能 满足人们的需求；而酶催化法和植物提取仍然无法克服成本高昂的缺点，因此也不能应用于工业化生产。

运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)是一种天然生产乙醇的兼性厌氧革兰 氏阴性菌，由Barker和Hmer从变质的苹果酒中分离出来。具有生长速度快，糖 利用率高，高酒精耐受性，适应广泛的pH范围(pH3.5-7.5)。作为GRAS微生 物，其优良的菌株特性和代谢途径，以及通过对它遗传元件的研究和遗传操作的 开发，使其在生物合成上有着广泛的应用，除了生产乙醇外，还用于生产其他高 附加值产品，例如异丁醇、2,3-丁二醇、果聚糖、甘油、乙烯、丁二酸和琥珀酸 等^[4-5]。

参考文献：

[1]Xiao Z,Lu JR.Generation of acetoin and its derivatives in foods.JAgric Food Chem.2014,16；62(28):6487-97.

[2]Gao C,Zhang L J,Xie Y J,etal.Production of(3S)-acetion fromdiacetyl by using stereoselective NADPH-dependent carbonyl reductase andglucose dehydrogenase[J].Bioresour Technol,2013,137:111-115

[3]Ji X J,Xia Z F,Fu N H,et al.Cofactor engineering throughheterologous expression of an NADH oxidase and its impact on metabolic fluxredistribution in Klebsiella pneumonia[J].Biotechnology for biofuels,2013,6(1):7.

[4]Yang S,Mohagheghi A,Franden MA,Chou YC,Chen X,Dowe N,Himmel ME,Zhang M.Metabolic engineering of Zymomonas mobilis for 2,3-butanediolproduction from lignocellulosic biomass sugars.Biotechnol Biofuels.2016Sep 2；9(1):189.