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番茄红素是一种重要的类胡萝卜素,具有良好的抗氧化、抗肿瘤、抗炎等生理药理活性,因而广泛应用于功能性食品、饲料、营养制品、药品和化妆品中。近年来,随着人们对化学合成品毒副作用的担心及对天然品的日益崇尚,微生物发酵法生产番茄红素,逐渐受到研究人员的重视。为了提高大肠杆菌合成番茄红素的产量,本研究首先以大肠杆菌DH5α、BL21(DE3)、K-12、JM109为宿主菌,成功构建了4株crtEBI重组大肠杆菌,对番茄红素产量的分析结果表明以K-12为宿主获得的番茄红素产量最高;在此基础上,通过分析不同条件下重组菌的菌体浓度和番茄红素的产量,初步确定了E. coli K-12(crtEBI)培养条件。此外,本研究还根据文献报道,通过PCR技术克隆获得dxs基因,构建E. coli K-12(crtEBI/dxs)重组菌,但结果显示番茄红素产量提高并不明显;接下来,通过在培养基添加不同的碳源、氮源和TCA中间产物以改变E. coli K-12(crtEBI)重组大肠杆菌番茄红素的产量,结果证明在LB培养基中添加6g/L果糖后可显著提高番茄红素的产量。同时E. coli K-12(crtEBI)生长曲线剂番茄红素产量曲线的测定结果也显示果糖是比葡萄糖更为有效的提高番茄红素产量的附加碳源。实验进一步用■coli K-12(crtEBI)进行了5L发酵罐合成番茄红素放大实验,最终获得番茄红素的产量约为1800mg/L。最后,通过RT-PCR分析不同条件下FruA、FruK、Glk、PfkA、Pck、Ppc、Pps和Pykf等8个基因在转录水平上的表达差异,证明果糖可通过促进FruA、FruK、Pck表达,抑制Ppc的表达影响中间产物PEP和Pyr的代谢水平,提示果糖对这些基因的调控作用可能与其对番茄红素生物合成的促进过程有关。