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谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium glutamicum)被廣泛用于食品工業生產，是一種安全性很高的工業菌株；具有包括 Sec 和 Tat 分泌途徑在內完善的蛋白分泌系統；沒有類似于大腸桿菌(E. coli)所帶來的內毒素和宿主細胞蛋白污染等問題。這些顯著優點使它成為一種有吸引力的外源蛋白表達生產用的底盤細胞。目前國內生物醫藥領域主要依賴于 E.coli 表達體系生產醫藥蛋白，原創性外源蛋白表達體系的缺失，在知識產權方面將制約到我國生物醫藥產業的發展。該項成果有望為我國生物醫藥產業提供一個具有自主知識 產權的谷氨酸棒桿菌安全高效外源蛋白表達體系。

以加壓溶劑提取法為基礎，并以高效液相色譜為檢測手段，考察了無水乙醇作溶劑時，壓力、加壓時間對蒜氨酸提取量的影響。并經過離子交換樹脂柱以及重結晶提純得到蒜氨酸純品。該法無需經過滅酶，避免了高溫或者低溫的工作環境，在室溫下就可以完成蒜氨酸的提取。對比國外普遍采用的超低溫真空破碎分離提取、冷凍干燥等工藝，設備投資小，工藝過程簡單，便于人員操作，對生產人員知識和技術要求不高，易于實現工業化生產。 

項目研究背景： 該工藝以廉價的 L-Cbz-蛋氨酸為原料， 經內酯化反應 得到關鍵的中間體 N-Cbz-L- 高絲氨酸內酯， 再與丙基溴反應對羧基進行保 護得到羥基丁酸丙酯衍生物，然后 PBr3 作為鹵化試劑發生鹵化反應，引 入溴離子離去基，含有離去基的側鏈與 N-羥基鄰苯二甲酰亞胺發生 N-烷 化反應，引入 NH2-O 健，接著在濃鹽酸中脫去保護基并發生水解酞酰亞 胺反應，得到含有

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由 于其具有良好的性質已被廣泛應用于食品，化妝品，醫藥，材料等領 域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸 非依賴型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產量，項目組采用無痕 基因編輯技術對菌株進行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝 通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項目組從發酵食品中分離得到，它能 夠從蔗糖出發合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對 γ-PGA 合成 相關的八個代謝通路進行改造包括：γ-PGA 降解相關途徑；細胞呼吸 鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細菌多糖合成途徑；次級小分 子代謝產物合成途徑；細胞自誘導因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以 及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優基因工程菌株 NK-anti-rocG （敲除了 epsA-O 操縱子（負責胞外多糖合成），sac 操縱子（負責果 聚糖合成），lps（脂多糖合成相關），pta（乙酸合成相關），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達 anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達））γ-PGA 搖瓶發酵產量從 3.8 g/L 提高到 11.04 g/L，較對照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產物純度也 從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補料分批發酵實驗得到 NK-anti-rocG 菌株產量可達 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。 項目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴型 γ-聚谷 氨酸合成菌株；發酵生產主要原料為蔗糖； 2. 補料分批發酵產量為：20.3 g/L。 3. 授權專利號為：ZL200810053900.7 市場應用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由 于其具有良好的性質已被廣泛應用于食品，化妝品，醫藥，材料等領 域。本項目采用谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發酵菌種，以 蔗糖為原料發酵法生產 γ-聚谷氨酸，可產生巨大的經濟效益和社會效 益。

項目簡介 作為一種主要的蛋白質翻譯后修飾，賴氨酸側鏈乙酰化及乙酰賴氨酸側鏈去乙酰化 已在近年證明能有效地調節多個關鍵生命過程，并且也已證明是發展人類疾病藥物（特 別是癌癥）的新型生物靶點。本成果發展了兩個 Fmoc 保護的乙酰賴氨酸類似物（即 Fmoc硫乙酰賴氨酸和 Fmoc-甲磺酰賴氨酸）的有效制備方法及其成功應用于基于 Fmoc 化學的 固相多肽合成。本課題組的前期工作已表明含有這兩個乙酰賴氨酸類似物的肽及肽類化 合物能作為發展下一代抗癌藥物的全新起點以及作為更近一步研究蛋白質乙

用本方法制出的反芻動物飼料添加劑瘤胃保護性賴氨酸鹽酸鹽微膠囊包衣產品，可減少了賴氨酸在瘤胃中的降解，增加了小腸中賴氨酸的數量，克服了賴氨酸鹽酸鹽防潮性能差和存貯不便的缺點。本方法具有時間短、包衣效率高、制粒均勻等優點。

成果描述：該產品可用作食品添加劑，特別是面食產品（面包類產品）發酵的中和劑，也可作為痛風病人緩解痛風病痛的藥劑，以前是用濕法合成，產率低、時間長、純度不高，我們現研究用微波“濕一固相”合成方法在10~30分鐘內（視反應物量多少）在微波加熱條件下快速合成得到所需的產品，產率高、純度也高、時間短，可大大提高生產率和降低成本。生產中無三廢排放屬清潔工藝。市場前景分析：1、可應用于面包行業作為發酵產品的中和劑，以代替目前用的小蘇打，從而避免用小蘇打產生配料變稀的情況，而且可同引入甘氨酸同步制成營養型面包。 2、可中和血液中的尿酸，作為醫治痛風病人病痛的藥劑。與同類成果相比的優勢分析：產率95%以上，純度95~98%以上。本產品過程中無三廢，主要消耗為能量（電能），而且本法比濕法可節約能量20~30%（主要是反應條件不同，合成時間大大縮短，且產率提高）。

L-甲硫氨酸廣泛應用于飼料業，是家禽飼料中首選的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是強肝解毒劑、促進發育劑，當缺乏時會引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應用于營養補充與畜產飼料，由于甲硫氨酸容易被雞吸收而轉變為雞肉蛋白，在雞飼料中添加甲硫氨酸，可少耗飼料，并使雞肉生長健全。L-甲硫氨酸合成方法主要為化學合成法和微生物發酵法兩種。因化學合成法會產生大量有害物質，微生物發酵法生產甲硫氨酸越來越受到關注。本實驗室以谷氨酸棒狀桿菌為出發菌株，通過代謝工程技術手段進行基因敲除和敲入，以達 到“開源節流”，即增強 L-甲硫氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高 L-甲硫氨酸產率，目前中間菌株產率已達 21 mmol/L，具有重要的應用前景。 

L-蘇氨酸在食品、飼料、醫藥和化妝品等領域的用量呈長期穩定增長趨勢，尤其在飼料添加劑中增長最為迅速。以添加了 L-蘇氨酸的低蛋白配方飼料作為家禽日糧，不但可以緩解天然蛋白的匱乏，減少動物氨的排放，還能提高家禽的生產性能。而在醫藥領域，L-蘇氨酸除了用于氨基酸輸液之外，隨著人類保健意 識的提高，各類氨基酸保健飲品涌現市場，L-蘇氨酸是必不可少的配方成分。L-蘇氨酸有望取代色氨酸，成為繼賴氨酸和甲硫氨酸之后第三大發展最迅速的氨基酸。因此 L-蘇氨酸產業迫切需要提高產量，降低成本，以滿足市場需求。本實驗室以谷氨酸棒狀桿菌為出發菌株，通過代謝工程技術手段進行基因敲除和敲入，對關鍵基因進行了測序、蛋白結構解析及定向改造，以達到“開源節流”，即增強 L-蘇氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高L-蘇氨酸產率近 20 倍，具有較好的應用前景。

主要由 D-谷氨酸和 L-谷氨酸通過酰胺鍵聚合而成。作為一種高分子聚合物，γ-聚谷氨酸具有一些獨特的物理、化學和生物學特性如良好的水溶性，超強的吸附性，能徹底被生物降解，無毒無害，可食用等。在農業、食品、醫藥、化妝品，環保，合成纖維和涂膜等領域具有廣泛的應用前景，因此極具開發價值。 微生物絮凝劑是繼無機絮凝劑和有機絮凝劑之后出現的一種新型的、可自然降解的水處理劑，具有高效、無毒、無二次污染的特點。微生物絮凝劑是一類由微生物產生并分泌到細胞外具有絮凝活性的代謝產物，一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。在傳統的絮凝劑中，無機絮凝劑投加量大，效果不佳，還會把大量金屬離子帶入最終產物中，對環境造成危害；有機合成高分子絮凝劑生物難降解，殘留單體有毒，會對環境造成二次污染。而微生物絮凝劑最突出的特點是具有生物降解性，而且高效、無毒、易降解、無二次污染且用途廣泛，是環境友好型絮凝劑，因而引起世界各國學者的廣泛關注和研究