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1、工業(yè)大腸桿菌發(fā)酵過程中減少CO2的排放提高碳源利用效率是應(yīng)用研究的一個重要方面,目前研究集中在C4化合物如琥珀酸的生物合成,對于在大腸桿菌中CO2的減排研究較少。野生型大腸桿菌的生長必然伴隨著CO2的釋放,該過程不可逆,但是可以通過合成生物學(xué)等手段,構(gòu)建CO2減排底盤大腸桿菌,減少發(fā)酵過程中CO2的釋放。
以實驗室構(gòu)建的CO2減排工程菌進行發(fā)酵,比較出發(fā)菌株和工程菌株的生長代謝差異,分析CO2排放、生物量、葡萄糖、有機酸如乙酸
2、,乳酸,琥珀酸,檸檬酸、pH、溶氧、TOC等生長特性的變化,分析不同基因(icd,ptsG,ppc,zwf)的敲除或者過表達對菌體的生長及碳的利用減排的貢獻,進行總碳衡算,闡述底盤大腸桿菌CO2減排的原理機制。通過發(fā)酵分析,菌株BPEC28的CO2比排放速率最小,為0.222(mMDCW-1h-1)與出發(fā)菌株相比降低了84%,同時生物量的產(chǎn)率最高為2.012[gDCW(gsubstrate)-1],與出發(fā)菌株相比增加了67.86%;菌株
3、BPEC26琥珀酸的比生成速率最高為0.053(ggDCW-1h-1)是出發(fā)菌株的3.08倍,說明基因icd和ptsG的敲除以及ppc基因的過表達可以在維持良好生長狀態(tài)的前提下顯著降低CO2的排放。
分析C、H、N元素變化,對胞內(nèi)代謝產(chǎn)物進行初步分析,選取一定的動力學(xué)方程,建立了出發(fā)株菌和CO2減排底盤菌株體生長、產(chǎn)物生成和底物消耗的動力學(xué)方程。通過元素分析,菌株BPEC28的C%最低為42.94(±0.02)和出發(fā)菌株相比降
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