甘油是一种重要的轻化工原料,已广泛应用于化工、医药、食品和国防等十多个领域的1700多种产品。近些年来,利用耐高渗酵母生产甘油越来越引起人们的关注。耐高渗酵母——产甘油假丝酵母是本研究室拥有自主知识产权的甘油生产菌株,其发酵生产甘油具有高产量、高转化率和高回收率等优点,在我国得到了较好的工业化应用。但是,迄今为止,我们对其遗传背景依然知之甚少,更没有从细胞全局性水平的高度对其复杂代谢网络中各代谢途径之间的关系做深入透彻的研究,而这些方面的知识只是更多地借鉴了酿酒酵母等其它酵母的有关研究成果。本文根据微生物代谢及其调控理论研究产甘油假丝酵母产甘油发酵的代谢机理,探讨其甘油合成途径与EMP途径、HMP途径和TCA循环之间的内在联系,以此阐明产甘油假丝酵母高产甘油的内在本质,并为将来对甘油合成及其下游产品(如1,3-丙二醇)的代谢工程研究打下基础。现将取得的主要研究成果归纳如下:1.以复合培养基和合成培养基进行比较发酵,研究了玉米浆及其主要成分在产甘油假丝酵母产甘油发酵过程中的作用机理。结果表明:用复合培养基发酵生产甘油时,玉米浆用量决定了发酵过程中菌体生长、甘油合成和葡萄糖消耗的情况,其浓度的较小变化即可引起发酵过程和结果的显著变化。玉米浆磷可以调节EMP途径与HMP途径之间葡萄糖代谢流的分布;随着玉米浆磷浓度的增加,HMP途径被抑制而EMP途径被激活,结果细胞生物量增加。玉米浆氮也可作为氮源被利用,但它并不是产甘油假丝酵母的适宜氮源。玉米浆中的微量元素能够显著提高葡萄糖的消耗速率、促进菌体生长和提高甘油产量。2.对不同发酵阶段用于菌体生长、代谢维持、甘油合成和副产物形成所消耗的葡萄糖进行了动力学分析。当玉米浆作磷源时,生长动力学参数Xm随玉米浆浓度增加而线性递增,且发酵过程中甘油合成与菌体生长耦联紧密;当KH2PO4浓度在0.49-0.73 g/L范围内时,Xm、μm基本恒定,甘油合成与菌体生长相关性较小。随着培养基中磷浓度增高,整个发酵过程中用于菌体产生和维持代谢所消耗的葡萄糖基本保持稳定,而在快速生长阶段两者之和呈递增趋势;但是无论在哪个阶段,用于甘油合成所消耗的葡萄糖先随磷浓度升高而增加然后逐渐减少。副产物的形成主要发生在快速生长阶段,而稳定期生成的副产物很少。当玉米浆浓度为14 g/L、KH2PO4浓度为0.57 g/L时,整个发酵过程中产生的副产物最少,分别为5.8 %和4.3 %;甘油对葡萄糖得率最高,分别达到0.534 g/g和0.528 g/g。3.在28-36℃范围内,由于发酵周期随温度升高而显著缩短,导致细胞生长、甘油合成和葡萄糖消耗的比速率也随温度升高逐渐增加。但是,当温度为32℃时最适于产甘油假丝酵母合成甘油,甘油产量、得率和产率分别达到120.3 g/L、0.523 g/g、1.43 g/(L·h)。应用