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本研究室在多重维生素营养缺陷型菌株光滑球拟酵母(T.glabrata)CCTCCM202019发酵生产丙酮酸的研究中发现，CaCO3的添加对发酵液中α-KG的积累有重要影响。在此基础上，本论文的主要目标是通过对如何调节T.glabrataCCTCCM202019中碳流分布的研究，实现T.glabrataCCTCCM202019发酵过程中α-KG的大量积累。论文首先通过提高辅因子水平从而提高合成α-KG的前提物质乙酰CoA和草酰乙酸(OAA)的浓度，达到了增加α-KG的产量的目的。进一步研究了碳氮源和丙酮酸浓度对α-KG生成的影响，并且初步探讨了T.glabrataCCTCCM202019全细胞生物转化丙酮酸为α-KG的营养与环境条件。
主要研究结果如下：
1增加B1和乙酸钠浓度均可以加强乙酰-CoA的合成，胞内乙酰-CoA随着培养基中B1和乙酸钠浓度的增加而增加，而胞内乙酰-CoA的浓度则促进了α-KG的合成。当B1的浓度为0.04mg/L时，α-KG的产量最高达10.3g/L，CPYR/CKG的值为3.9。继续增加B1的浓度时，α-KG的产量则下降。乙酸钠浓度为6g/L时，α-KG的产量达到最高值13.8g/L，此时CPYR/CKG为3.1；
2分别增加培养基中Bio和CaCO3的浓度加强了细胞合成OAA的能力，OAA的浓度随着培养基中Bio和CaCO3的浓度的增加而增加。当培养基中Bio的浓度为0.05mg/L时，α-KG的产量最高达6.2g/L，CPYR/CKG为8.0。CaCO3的浓度为60g/L时α-KG的产量最高为12.8g/L。继续增加CaCO3浓度并不有效地促进α-KG的合成；
3采用最优条件(0.04mg/LB1、0.05mg/LBio、6g/L乙酸钠和60g/LCaCO3)在7L发酵罐中考察T.glabrataCCTCCM202019发酵生产α-KG的情况，64h时α-KG达到最大产量为30.0g/L，此时CPYR/CKG为1.02；
4α-KG的产量则随着葡萄糖浓度的增加而增加。比较不同初始葡萄糖浓度对葡萄糖的消耗情况以及α-KG对葡萄糖的得率的影响发现，初始葡萄糖浓度为140g/L时α-KG对葡萄糖的得率最高为0.29g/g，此时α-KG产量为38.3g/L。过低的(1g/L)或过高的(15g/L)NH4Cl浓度均不利于细胞生长和α-KG的积累。7L发酵罐上研究结果表明NH4Cl消耗是随着葡萄糖消耗而进行的，随着培养基中NH4Cl浓度的增加，葡萄糖的消耗速度会随之下降，导致丙酮酸和α-KG生产强度降低；
5在发酵液中添加丙酮酸后α-KG浓度不断增加，培养体系中添加的丙酮酸浓度越高，α-KG的积累量越高，添加30g/L丙酮酸时转化率最高。在7L发酵罐中进一步研究在葡萄糖匮乏条件下添加30g/L丙酮酸转化α-KG的情况的实验结果表明，随着发酵的进行，发酵液中α-KG的浓度在48h时达到26.1g/L，添加的丙酮酸转化为α-KG的转化率达到为53.7％。T.glabrata能利用丙酮酸为惟一碳源生长并大量积累α-KG。发酵进行到60h时，丙酮酸浓度下降到14.0g/L，此时α-KG对丙酮酸的转化率为66.9％；
6利用T.glabrata全细胞转化丙酮酸生产α-KG的实验结果证明丙酮酸能够利用T.glabrata中的酶系转化为α-KG。根据单因素的实验结果，确定含有30g/L丙酮酸转化培养基中NH4Cl和硫胺素的浓度分别为1g/L和0.04mg/L，采用80g/L碳酸钙调节pH，细胞浓度为1.6g/L时将其接入丙酮酸转化培养基中，考察T.glabrata转化丙酮酸为α-KG的能力。采用优化后比优化前的丙酮酸转化培养基时转化得到的α-KG的产量以及转化率分别提高了28％和35％；7将发酵液离心出的菌体循环利用考察T.glabrata在循环过程中转化丙酮酸为α-KG能力的变化情况时发现随着循环次数的增加，转化体系中α-KG浓度逐渐下降。第三次循环时，转化体系中α-KG浓度为5.4g/L，与第一次转化过程中α-KG浓度和转化率相比，分别下降了56.8％和32％。