成果簡介
N-乙酰神經氨酸，又稱燕窩酸（NeuAc），是燕窩的主要功能成分。燕窩酸作為食品營養強化劑、化妝品功能因子和抗病毒藥物合成前體，被廣泛應用于食品、化妝品和醫藥領域。本項目使用的枯草芽孢杆菌為食品安全級菌株，生産菌株不含有質粒，并且發酵過程不需添加抗生素和誘導劑，可實現高效NeuAc生物制造。NeuAc産量在達到58.0 g/L，顯著高于行業平均水平，并且産物在合成和常溫儲存過程中穩定性高，有利于産物高效分離純化。
圖1 NeuAc功能和合成途徑
關鍵技術
為了在食品級安全菌株枯草芽孢杆菌中實現利用廉價底物高效從頭合成NeuAc，本項目開展了以下5方面工作：
(1) 通過引入氨基葡萄糖6-磷酸乙酰基轉移酶、N-乙酰氨基葡萄糖2-異構酶和N-乙酰神經氨酸合酶，構建了NeuAc合成途徑；
(2) 通過篩選高性能途徑酶、關鍵酶定向進化工程和表達水平優化工程，構建NeuAc多通道合成系統；
(3) 基于葡萄糖和甘油的雙碳源共利用系統模塊化優化組裝，實現了NeuAc前體供給的平衡；
(4) 通過構建基于葡萄糖酸或NeuAc響應元件激活的CRISPRi分支途徑下調系統，實現了NeuAc合成過程的動态優化；
(5) 通過設計和優化基于spo0A系統調控的無芽孢底盤細胞工程，開發細胞碳源饑餓發酵工藝，在5 L發酵罐水平NeuAc産量達到58.0 g/L。
圖2 枯草芽孢杆菌合成NeuAc項目技術指标
知識産權
相關技術獲授權發明專利10項，代表性專利如下：
(1) 一種積累N-乙酰神經氨酸重組枯草芽孢杆菌及其應用，ZL201710278055.2
(2) 一種提高N-乙酰神經氨酸産量的重組枯草芽孢杆菌，ZL201710277428.4
(3) 一種利用人工雙碳源高産N-乙酰神經氨酸的重組菌，ZL201810239293.7
(4) 一種利用天然雙碳源高産N-乙酰神經氨酸的重組菌，ZL201810239281.4
(5) 一種枯草芽孢杆菌中唾液酸誘導表達元件及構建方法，ZL201910358649.3。
圖3 5 L發酵罐NeuAc發酵曲線
項目成熟度
已完成實驗室小試。産量在達到58.0 g/L，顯著高于行業平均水平，并且産物在合成和常溫儲存過程中穩定性高，有利于産物高效分離純化。具備較大市場轉化前景，具有完全自主知識産權。
成果完成人：陳堅
聯系人：劉延峰 電話：15261501025
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