乳酸乳球菌生产2'-岩藻糖基乳糖的途径构建及发酵培养基优化

2'-岩藻糖基乳糖(2'-fucosyllactose,2'-FL)是一种含量最丰富的人乳寡糖,微生物全细胞合成是生产 2'-FL的重要方法.乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)作为一种可直接用于乳制品的食品级微生物,目前还没有用于生产人乳寡糖的报道.首先,在两种常用L.lactis底盘NZ3900 和NZ9000 中利用含有基因fkp、futC、lacF的重组质粒pNZ8148-2f构建 2'-FL补救合成途径,在添加 10 g/L岩藻糖和 5 g/L乳糖的发酵培养基中,测得 2'-FL的摇瓶产量分别为 0.16 g/L与 0.4 g/L,结合对二者生长状况等综合分析,选取NZ9000 作为优势底盘.然后,在NZ9000 中构建 2'-FL从头合成途径,利用同源重组技术并借助L.lactis中特有的敲除整合载体pNZ5319,在敲除非必需基因upp的同时将基因manA、manB、gmd和wcaG整合到染色体上,借助载体pNZ8148-1 将基因manC、futC和lacF以质粒的形式引入到细胞中,同时利用不同启动子P32、Pnis对酶的表达水平进行组合调控.获得最优菌株NZ9000 6,在添加 20 g/L葡萄糖和 5 g/L乳糖的发酵培养基中,测得 2'-FL的摇瓶产量为 0.28 g/L.最后,在发酵培养基中对氯化高铁血红素、胰蛋白胨和酵母粉的浓度进行了优化,在添加 2.5 μg/mL氯化高铁血红素、15 g/L胰蛋白胨、6 g/L酵母粉时 2'-FL的摇瓶产量达到 1.58 g/L,为相关报道的较高水平.该研究证实了L.lactis合成 2'-FL的可行性,为 2'-FL的生产提供了新思路.