[发明专利]β-丙氨酸生产菌及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种β‑丙氨酸生产菌及其制备方法和用途，所述β‑丙氨酸生产菌(Escherichia coli)，保藏编号为CGMCC NO：17830。本发明所构建的β‑丙氨酸生产菌在发酵过程中不需要添加天冬氨酸，就能够实现发酵过程中发酵液中β‑丙氨酸的有效积累，提高了β‑丙氨酸的产量及糖转化率，β‑丙氨酸的产量高达50g/L，糖酸转化率达40%，具有大规模生产的应用潜力。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体地说，涉及一种β-丙氨酸基因工程生 产菌。

背景技术

β-丙氨酸是迄今为止在自然界中发现的唯一种β-氨基酸。它是一种天然的 非蛋白氨基酸，在生物体内是泛酸的重要前体。β-丙氨酸及其衍生物广泛应用 于医药、食品、化工等行业。在医药应用中，它是许多b族维生素药物中的中 间体。在化学工业中可用于电镀缓蚀剂的制备.由于能够增强肌肉耐力的能力， β-丙氨酸经常被补充到一些功能饮料中。

β-丙氨酸的主要生产方法有化学法、酶法和发酵法。化学法包括丙烯腈法、 β-氨基丙腈法、琥珀酰亚胺降解法等，但由于成本高、工艺条件苛刻、副产物 多、生产环境不友好等缺点，其市场竞争力逐渐丧失。为了避免化学方法的缺 点，人们在酶法方面做出了很大的努力。其中，L-天冬氨酸α脱羧酶(ADC)， 因其具有催化L-天冬氨酸生成β-丙氨酸的能力，正成为研究的热点。大量的 研究发现，一些ADC具有较高的转化率。在此基础上，β-丙氨酸的生产取得 了很大进展。然而，由于受到酶活性、产物浓度、转化率、生产周期长等因素的影响，主要是由于该方法需要添加昂贵的天冬氨酸前体，酶法的大规模的工 业化应用受到了很大的限制。

葡萄糖等可再生原料被认为是降低生产成本的最有效途径。因此利用全细 胞生物催化生产氨基酸因其成本低、操作方便而受到越来越多的关注。最近的 许多研究都发现，该方法能有效地生产氨基酸。最近的一项研究报道，在一株 产富马酸的工程菌中过量表达ADC，获得的工程菌能够以葡萄糖为原料生产β- 丙氨酸，其产量达到32.3g/L。然而该菌株由于利用质粒转化，因此需要加入 相应的抗生素，否则容易引起质粒丢失。这在一定程度上增加了生产的成本， 限制了产品的应用。

因此，获得无需添加合成前体和抗生素的生产菌株是β-丙氨酸生产的目 标，这样通过直接发酵就可以获得高产率的β-丙氨酸，大大降低生产成本。

发明内容

为了克服现有β-丙氨酸生产技术上的缺陷，得到高效的β-丙氨酸发酵菌 株，本发明利用基因工程技术改造大肠杆菌，依据设计合理的代谢途径，通过 增强合成途径中关键基因的表达，阻断分支代谢途径，获得一株β-丙氨酸的生 产菌株。利用该菌株，在发酵生产β-丙氨酸的过程中，不需要添加前体天冬氨 酸，利用葡萄糖为原料，就能高效生产β-丙氨酸，该方法有效地降低了生产成 本，具有大规模生产β-丙氨酸的应用潜力。

因此，本发明的目的之一在于提供一种β-丙氨酸生产菌。

本发明的目的之二在于提供一种β-丙氨酸生产菌的构建方法。

本发明的目的之三在于提供所述β-丙氨酸生产菌用于生产β-丙氨酸的应 用。

本发明的技术解决方案是：

一种β-丙氨酸生产菌(Escherichia coli)，其特征是:保藏编号为CGMCC NO：17830。分类命名：大肠埃希氏菌，拉丁文学名：Escherichia coli，保藏 单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区 北辰西路1号院3号，保藏日期2019年5月20日。

该β-丙氨酸生产菌是通过以下步骤的方法构建出来的：

A.敲除原始菌株中的基因ldhA、ilvBN、pta、adhE、akI、akIII、gdh获 得基因敲除菌株；