乙醛酸是醛酸家族中分子量最小的物质,具有一系列化学反应特性,被广泛用于人造香料、药品制造和农药制造等领域。目前,乙醛酸主要由化学法合成,本论文对其生物法合成进行了研究。利用Red基因重组敲除法,把大肠杆菌中乙醛酸代谢相关的基因敲除,包括编码苹果酸合酶的glcB和aceB基因、编码乙醛酸还原酶的ycdW基因和编码羟基丙二酸半醛合酶的gcl基因。基因敲除后,将木糖合成乙醇酸的代谢途径引入细胞内,发现随着基因敲除的增多,细胞生长受到的影响变大,细胞生长变得缓慢,而木糖的消耗也减缓。敲除glcB、aceB和gcl基因的Xg4GA菌株培养48h后,5g/L的木糖消耗殆尽,乙醇酸积累到1.58 g/L,乙醛酸产量达0.13 g/L。在此基础上,在Xg4GA菌株中过表达乙醇酸氧化酶基因簇glcDEF,增强细菌的乙醇酸氧化能力,使得乙醛酸的产量提高至0.56 g/L,但是细菌的生长变差。由于乙醇酸氧化酶是一种过氧化物黄素蛋白,乙醇酸氧化过程中产生H2O2,积累的H2O2无法及时被大肠杆菌自身的过氧化氢酶消耗,抑制菌体的生长,使得生物量下降。进一步过表达过氧化物酶基因katE,加快细胞内H2O2的分解,减轻其对细胞的毒性和乙醇酸氧化酶的抑制。基因katE的过表达使得H2O2的浓度降低,细菌的生物量提高,乙醛酸的产量提高了 36.15%,达到0.74 g/L,为目前生物发酵法的最高产量。由于乙醛酸具有毒性,浓度过高会影响细胞的生长,进一步研究了无细胞体系的体外酶法合成乙醛酸,目前已经初步实现了乙醇酸的酶法合成,在经过12 h的反应,可以获得0.12 g/L的乙醇酸。