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金黄色类节杆菌来源的菊糖果糖转移酶在大肠杆菌中的高效表达及发酵条件优化OA

Efficient expression of inulin fructosyltransferase from Paenarthrobacter aurescens QL1.001 in Escherichia coli and optimization of fermentation conditions

中文摘要英文摘要

双果糖酐Ⅲ(difructose anhydride Ⅲ,DFA Ⅲ)作为一种具有促进矿物质吸收、低热量、耐酸碱等功能特性的新型甜味剂,其生物合成依赖于菊糖果糖转移酶(IFTase).IFTase作为实现DFAⅢ工业化高效合成的关键酶,获得高产IFTase的优良工程菌株及其发酵工艺至关重要.该研究对来源于金黄色类节杆菌(Paenarthrobact-er aurescens)QL1.001的DFA Ⅲ形成型IFTase基因进行了克隆,并在大肠杆菌中实现异源表达,其胞外IFTase酶活力达到714.32 U/mL.通过单因素试验对重组表达菌的发酵培养基组成及培养条件进行优化,确定最佳培养基组成为(g/L):胰蛋白胨10.0,酵母浸粉20.0,甘油5.0,K2HPO4 9.0,KH2PO4 0.93;最佳培养条件为:pH 8.0,24 ℃,IPTG最适浓度0.6 mmol/L,诱导表达48 h.在此优化条件下,IFTase酶活力进一步提升至1 449.83 U/mL,较摇瓶优化前产量显著提升,约为野生菌株的20倍,该酶活力水平在目前已报道的IFTase重组表达研究中处于相对较高水平.研究结果表明,所构建的重组大肠杆菌及优化的发酵工艺,能够高效合成IFTase,为DFA Ⅲ的规模化生产提供了重要的工艺参数和理论支持.

Difructose anhydride Ⅲ(DFA Ⅲ)is a novel functional sweetener characterized by enhanced mineral absorption,low ca-loric value,and excellent acid-base stability.Its bioproduction is critically dependent on inulin fructotransferase(IFTase).As the key en-zyme for industrial-scale synthesis of DFA Ⅲ,the development of high-yield IFTase-producing engineered strains and their corresponding optimized fermentation processes is of great importance.In this study,the IFTase gene derived from Paenarthrobacter aurescens QL1.001 was cloned and heterologously expressed in Escherichia coli,achieving an extracellular IFTase activity of 714.32 U/mL.Single-factor opti-mization was performed to improve the medium composition and fermentation conditions of the recombinant strain.The optimal medium(g/L)was determined as follows,tryptone 10.0,yeast extract 20.0,glycerol 5.0,K2HPO4 9.0,and KH2PO4 0.93.The optimal fer-mentation conditions were pH 8.0,24 ℃,0.6 mmol/L IPTG,and an induction time of 48 h.Under these optimized conditions,the IF-Tase activity increased to 1 449.83 U/mL,representing a significant increase compared with the initial shake-flask yield and approximate-ly a 20-fold improvement over the wild-type strain.This activity level was the highest in the literature for recombinant IFTase expression.These results demonstrated that the constructed recombinant E.coli strain and optimized fermentation conditions enabled the highly effi-cient production of IFTase,providing valuable technical parameters and theoretical support for the large-scale production of DFA Ⅲ.

赵钰玉;崔佳欣;李腾超;赵萌;崔波

齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东省健康食品资源开发与创新重点实验室,生物基材料与绿色造纸国家重点实验室,山东济南,250353齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东省健康食品资源开发与创新重点实验室,生物基材料与绿色造纸国家重点实验室,山东济南,250353齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东省健康食品资源开发与创新重点实验室,生物基材料与绿色造纸国家重点实验室,山东济南,250353齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东省健康食品资源开发与创新重点实验室,生物基材料与绿色造纸国家重点实验室,山东济南,250353齐鲁工业大学(山东省科学院)食品科学与工程学院,山东省健康食品资源开发与创新重点实验室,生物基材料与绿色造纸国家重点实验室,山东济南,250353

双果糖酐Ⅲ菊糖果糖转移酶异源表达培养基优化

difructose anhydride Ⅲinulin fructotransferaseheterologous expressionmedium optimization

《食品与发酵工业》 2026 (18)

40-47,8

齐鲁工业大学(山东省科学院)科教产融合试点工程人才科研项目(2024RCKY017)2024年度校(院)科教产融合试点工程重大创新专项(2024ZDZX05)山东省重点研发计划(重大科技创新工程)(2024CXGC010914)

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.046510

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