甘露醇是一种六元糖醇,应用十分广泛,涉及医药、食品、化工和轻工等领域。甘露醇的生产方法有提取法、化学合成法、生物转化法。生物转化法由于其没有副产物山梨醇且能耗低、反应条件温和、操作安全等优点,近几年对于利用此途径生产甘露醇的研究越来越多。在本篇论文中,作者利用生物转化法来构建产甘露醇的全细胞催化体系。全细胞催化法是介于发酵法和提取酶催化法之间的一种生物催化方法,该方法可以通过偶联基因工程菌株生产多种寡聚糖、核苷酸。通过非限制性克隆(RF-clone)方法对甘露醇脱氢酶基因(mdh)进行改造,即去除mdh基因中的Nde Ⅰ酶切位点,对改造后的mdh基因表达水平进行SDS-PAGE分析和甘露醇脱氢酶酶活力的测量证明改造后的基因仍然能够正常表达不影响其功能。甘露醇脱氢酶可以催化果糖形成甘露醇,在催化过程中需要依靠辅酶I,但是辅酶I的价格昂贵,为了解决这个问题,利用了甲酸被甲酸脱氢酶氧化成二氧化碳的反应过程中可以生成辅酶I的特点,使甘露醇脱氢酶和甲酸脱氢酶进行协同反应从而形成了辅酶再生体系。利用这一思路,作者将改造后的mdh基因和甲酸脱氢酶基因(fdh)在大肠杆菌中构建辅酶再生体系,以果糖和甲酸钠的混合物为底物进行全细胞催化生产甘露醇。成功构建了能够进行全细胞催化的菌株BL21/pET23b-fdh-mdh-N,8小时甘露醇产量为5.23g/L。葡萄糖果糖辅助蛋白可以使底物果糖更多的进入细胞,进而提高甘露醇产量,构建菌株BL21/pET23b-fdh-mdh-N pZY507-glf,8小时甘露醇产量为15.34g/L。降低底物浓度的实验结果表明甘露醇的产率有所提高。本篇论文初次尝试了用菊粉作为底物通过添加菊粉酶进行辅酶再生体系的全细胞催化。结果表明,甘露醇的产率达58%。这对于以后可以利用价格更便宜的菊芋汁或菊苣作为底物用来制备甘露醇的研究提供了参考。生物转化法制备甘露醇实验阶段的成功,为今后利用此方法生产甘露醇奠定了基础。