大腸桿菌工程菌發(fā)酵乳糖制備D-塔格糖的研究.pdf

1、D-塔格糖屬于稀有糖中一種，為D-半乳糖的同分異構(gòu)體，是自然界中少量存在的天然己酮糖。D-塔格糖口感與蔗糖相似，甜度是蔗糖的92％，但其能量僅為蔗糖的30％左右，是近年發(fā)現(xiàn)的一種具有特殊保健功能的新型低熱量甜味劑。
　　D-塔格糖主要由D-半乳糖經(jīng)生物轉(zhuǎn)化法或化學(xué)合成法異構(gòu)生成，生物轉(zhuǎn)化法又包括體外酶轉(zhuǎn)化法與全細(xì)胞催化法。目前，對于體外酶轉(zhuǎn)化法以及化學(xué)合成法的研究較為廣泛，對全細(xì)胞催化法的研究比較少。但是酶法及化學(xué)法工藝復(fù)雜，步驟

2、繁瑣，且主要以D-半乳糖作為生產(chǎn)D-塔格糖的主要原料，生產(chǎn)成本較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
　　本文利用代謝工程和基因工程技術(shù)構(gòu)建大腸桿菌工程菌-E.coliBL21(DE3)lacZ+galK-/pET15b(araA)，直接利用廉價乳糖為生產(chǎn)原料，全細(xì)胞發(fā)酵一步生成D-塔格糖，具有工藝簡單，原料來源廣泛，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　對工程菌E.coliBL21(DE3)lacZ+galK-/pET15b(ar

3、aA)全細(xì)胞發(fā)酵乳糖制備D-塔格糖發(fā)酵工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究，并對D-塔格糖的分離提取進(jìn)行了初步研究。
　　為獲得較高的菌體生物量及塔格糖產(chǎn)量，首先，本文對發(fā)酵培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件進(jìn)行了一系列優(yōu)化，得到最佳發(fā)酵條件:LB乳糖為基本培養(yǎng)基，乳糖濃度為7g/L，添加2.5mMFeSO4/MgSO4，發(fā)酵溫度37℃，發(fā)酵pH8.0，轉(zhuǎn)速200rpm。然后對其在最適發(fā)酵條件下的發(fā)酵動力學(xué)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示其發(fā)酵過程可分為兩個階段:第一階段，重組菌

4、開始生長同時水解乳糖，9h后TaMAI(L-AIfromThermoanaerobactermathranii)開始表達(dá)，至30h時菌體生長及TaMAI表達(dá)穩(wěn)定;第二階段，菌體生長量與TaMAI表達(dá)量不再增加，TaMAI繼續(xù)催化D-半乳糖轉(zhuǎn)化生成D-塔格糖。最后，本文根據(jù)發(fā)酵動力學(xué)結(jié)果，對TaMAI催化反應(yīng)階段的溫度、pH及硼酸鹽的添加量等條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到最適催化反應(yīng)條件為溫度60℃、pH8.5、N四硼酸鈉∶N乳糖為0.5，最終使D