γ-聚谷氨酸的微生物发酵生产

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一种重要的天然聚合物，由

于其具有良好的性质已被广泛应用于食品，化妆品，医药，材料等领

域。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸

非依赖型 γ-PGA 合成菌。为了提高其 γ-PGA 产量，项目组采用无痕

基因编辑技术对菌株进行了代谢工程改造。包括三部分：模块化代谢

通路改造；蔗糖代谢途径改造；谷氨酸合成途径改造。

B. amyloliquefaciens LL3 是项目组从发酵食品中分离得到，它能

够从蔗糖出发合成 γ-PGA。利用模块化通路改造策略对 γ-PGA 合成

相关的八个代谢通路进行改造包括：γ-PGA 降解相关途径；细胞呼吸

链；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途径；细菌多糖合成途径；次级小分

子代谢产物合成途径；细胞自诱导因子合成途径；谷氨酸合成途径以

及 γ-PGA 合成途径。最终整合获得的最优基因工程菌株 NK-anti-rocG

（敲除了 epsA-O 操纵子（负责胞外多糖合成），sac 操纵子（负责果

聚糖合成），lps（脂多糖合成相关），pta（乙酸合成相关），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（细胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表达

anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脱氢酶表达））

γ-PGA 摇瓶发酵产量从 3.8

g/L 提高到 11.04 g/L，较对照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 产物纯度也

从 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐补料分批发酵实验得到 NK-anti-rocG

菌株产量可达 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，纯度 95%以上。

项目特色：

1. 菌种（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依赖型 γ-聚谷

氨酸合成菌株；发酵生产主要原料为蔗糖；

2. 补料分批发酵产量为：20.3 g/L。

3. 授权专利号为：ZL200810053900.7

市场应用前景：

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一种重要的天然聚合物，由

于其具有良好的性质已被广泛应用于食品，化妆品，医药，材料等领

域。本项目采用谷氨酸非依赖型 γ-聚谷氨酸合成菌做为发酵菌种，以

蔗糖为原料发酵法生产 γ-聚谷氨酸，可产生巨大的经济效益和社会效

益。