微生物合成天然香料单体鸢尾酮的探索性研究
发布时间：2023-03-19 05:30
鸢尾酮(irones)是一种鸢尾科鸢尾属植物产生的主要香气组分,广泛应用于高档香水、烟草产品、高档食品以及高档洗护用品中。为了降低鸢尾酮生产成本和实现可持续性供应,本文将探索三种微生物合成鸢尾酮的策略。第一种方法:受到传统陈化提取法的启发,使用鸢尾根状茎中分离得到的微生物对鸢尾根进行发酵获得鸢尾酮。从陈化2年的香料用鸢尾根状茎干片中分离得到1株可以发酵新鲜鸢尾根状茎粉获得鸢尾酮的真菌Aspergillus fumigatus ZD-J1。对其发酵产物进行的HPLC/MS分析及IH NMR氢谱鉴定,确定产物中鸢尾酮的构型为γ-irone和α-irone。最后我们对发酵条件(氮源、温度和pH)进行了优化,在最优条件下,鸢尾酮产物浓度是7.25 mg/L,时空产效率是12 mg/(kg*d),比传统方法生产效率提高了 45倍。第二种方法:理论上,假紫罗兰酮可以通过甲基化及环化生物合成鸢尾酮,通过代谢工程技术在大肠杆菌中构建生产紫罗兰酮就成为合成鸢尾酮的新策略。首先将番茄红素生物合成途径的crtEIB基因簇插入至大肠杆菌的基因组上,然后将含类胡萝卜素裂解双加氧酶1基因(cmCCDl)的载体转化...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩写词表
第一章 文献综述
1.1 天然产物的生物合成研究进展
1.1.1 天然产物的概述
1.1.2 天然产物的生产方法
1.2 天然香料的生物合成进展
1.2.1 天然香料的概述
1.2.2 天然香料的化学组成
1.2.3 天然香料的生产方法
1.3 鸢尾酮的研究进展
1.3.1 鸢尾酮的概述
1.3.2 鸢尾酮的理化性质
1.3.3 鸢尾酮在植物体内的生物合成
1.3.4 鸢尾酮的生产方法与现状
1.4 鸢尾酮生物合成的新策略
1.4.1 鸢尾酮合成新策略的可行性分析
1.4.2 假紫罗兰酮的概述
1.4.3 假紫罗兰酮的生产方法与现状
1.5 本课题的研究内容及意义
第二章 产鸢尾酮烟曲霉菌株的分离及发酵条件的优化
2.1 前言
2.2 实验材料
2.2.1 仪器设备
2.2.2 实验材料
2.2.3 主要试剂
2.2.4 培养基和培养条件
2.3 实验方法
2.3.1 真菌的分离及纯化
2.3.2 CTAB法提取霉菌DNA
2.3.3 菌种鉴定
2.3.4 鸢尾酮HPLC检测
2.3.5 鸢尾酮分子确证
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 真菌分离与鉴定
2.4.2 目标菌株生物发酵产鸢尾酮的鉴定
2.4.3 鸢尾酮构象的鉴定
2.4.4 鸢尾酮生物发酵条件优化
2.4.5 鸢尾酮构型的生物转化
2.5 本章小结
第三章 鸢尾酮假定前体假紫罗兰酮的生物合成
3.1 前言
3.2 实验材料
3.2.1 仪器设备
3.2.2 菌株及质粒
3.2.3 引物
3.2.4 工具酶及主要试剂
3.2.5 抗生素及培养基
3.3 实验方法
3.3.1 常规分子生物学实验
3.3.2 Gibson assembly快速构建质粒
3.3.3 重组番茄红素菌株的培养及产物检测分析
3.3.4 重组假紫罗兰酮大肠杆菌的培养及GC/MS检测分析
3.4 结果与讨论
3.4.1 番茄红素及假紫罗兰酮标准曲线的建立
3.4.2 番茄红素合成途径染色体组的整合
3.4.3 产假紫罗兰酮大肠杆菌的构建
3.4.4 两相发酵法产假紫罗兰酮
3.4.5 cmCCD1启动子的优化
3.5 小结
第四章 优化NADPH供应及MEP途径提高假紫罗兰酮产量
4.1 前言
4.2 实验材料
4.2.1 菌株及质粒
4.2.2 引物
4.2.3 试剂及培养基
4.3 实验方法
4.3.1 常规分子生物学实验
4.3.2 两步法无痕重组
4.4 结果与讨论
4.4.1 E.coli EIB背景的优化
4.4.2 M1启动子库的构建
4.4.3 组合调控NADPH的供应
4.4.4 组合调控MEP途径
4.4.5 基因改造提高菌株的稳定性
4.4.6 摇瓶发酵条件的优化
4.4.7 cmCCD1切割位点对假紫罗兰酮转化率的影响
4.5 小结
第五章 鸢尾酮天然前体marnerol的生物合成研究
5.1 前言
5.2 材料
5.2.1 菌种及质粒
5.2.2 引物
5.2.3 试剂和培养基配方
5.3 方法
5.3.1 常规分子生物学操作
5.3.2 酿酒酵母电转感受态细胞的制备及转化
5.3.3 重组marneral酿酒酵母的培养及干重测量
5.3.4 Marneral在酵母中的提取
5.3.5 Marneral的衍生化及GC/MS鉴定
5.4 结果与讨论
5.4.1 Marneral合成基因在酿酒酵母染色体的整合
5.4.2 过表达MRN1及tHMG对marneral产量的影响
5.4.3 MRN1及tHMG表达对marnerol产量的影响
5.5 小结
第六章 鸢尾酮前体的生物转化
6.1 前言
6.2 材料
6.2.1 菌种
6.2.2 试剂及培养基配方
6.3 方法
6.3.1 假紫罗兰酮的生物转化
6.3.2 Marneral的生物转化
6.3.3 鸢尾酮的GC/MS鉴定
6.4 结果与讨论
6.4.1 假紫罗兰酮生物转化及鉴定
6.4.2 Marnerol的生物转化及鉴定
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
本文编号：3764655
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩写词表
第一章 文献综述
1.1 天然产物的生物合成研究进展
1.1.1 天然产物的概述
1.1.2 天然产物的生产方法
1.2 天然香料的生物合成进展
1.2.1 天然香料的概述
1.2.2 天然香料的化学组成
1.2.3 天然香料的生产方法
1.3 鸢尾酮的研究进展
1.3.1 鸢尾酮的概述
1.3.2 鸢尾酮的理化性质
1.3.3 鸢尾酮在植物体内的生物合成
1.3.4 鸢尾酮的生产方法与现状
1.4 鸢尾酮生物合成的新策略
1.4.1 鸢尾酮合成新策略的可行性分析
1.4.2 假紫罗兰酮的概述
1.4.3 假紫罗兰酮的生产方法与现状
1.5 本课题的研究内容及意义
第二章 产鸢尾酮烟曲霉菌株的分离及发酵条件的优化
2.1 前言
2.2 实验材料
2.2.1 仪器设备
2.2.2 实验材料
2.2.3 主要试剂
2.2.4 培养基和培养条件
2.3 实验方法
2.3.1 真菌的分离及纯化
2.3.2 CTAB法提取霉菌DNA
2.3.3 菌种鉴定
2.3.4 鸢尾酮HPLC检测
2.3.5 鸢尾酮分子确证
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 真菌分离与鉴定
2.4.2 目标菌株生物发酵产鸢尾酮的鉴定
2.4.3 鸢尾酮构象的鉴定
2.4.4 鸢尾酮生物发酵条件优化
2.4.5 鸢尾酮构型的生物转化
2.5 本章小结
第三章 鸢尾酮假定前体假紫罗兰酮的生物合成
3.1 前言
3.2 实验材料
3.2.1 仪器设备
3.2.2 菌株及质粒
3.2.3 引物
3.2.4 工具酶及主要试剂
3.2.5 抗生素及培养基
3.3 实验方法
3.3.1 常规分子生物学实验
3.3.2 Gibson assembly快速构建质粒
3.3.3 重组番茄红素菌株的培养及产物检测分析
3.3.4 重组假紫罗兰酮大肠杆菌的培养及GC/MS检测分析
3.4 结果与讨论
3.4.1 番茄红素及假紫罗兰酮标准曲线的建立
3.4.2 番茄红素合成途径染色体组的整合
3.4.3 产假紫罗兰酮大肠杆菌的构建
3.4.4 两相发酵法产假紫罗兰酮
3.4.5 cmCCD1启动子的优化
3.5 小结
第四章 优化NADPH供应及MEP途径提高假紫罗兰酮产量
4.1 前言
4.2 实验材料
4.2.1 菌株及质粒
4.2.2 引物
4.2.3 试剂及培养基
4.3 实验方法
4.3.1 常规分子生物学实验
4.3.2 两步法无痕重组
4.4 结果与讨论
4.4.1 E.coli EIB背景的优化
4.4.2 M1启动子库的构建
4.4.3 组合调控NADPH的供应
4.4.4 组合调控MEP途径
4.4.5 基因改造提高菌株的稳定性
4.4.6 摇瓶发酵条件的优化
4.4.7 cmCCD1切割位点对假紫罗兰酮转化率的影响
4.5 小结
第五章 鸢尾酮天然前体marnerol的生物合成研究
5.1 前言
5.2 材料
5.2.1 菌种及质粒
5.2.2 引物
5.2.3 试剂和培养基配方
5.3 方法
5.3.1 常规分子生物学操作
5.3.2 酿酒酵母电转感受态细胞的制备及转化
5.3.3 重组marneral酿酒酵母的培养及干重测量
5.3.4 Marneral在酵母中的提取
5.3.5 Marneral的衍生化及GC/MS鉴定
5.4 结果与讨论
5.4.1 Marneral合成基因在酿酒酵母染色体的整合
5.4.2 过表达MRN1及tHMG对marneral产量的影响
5.4.3 MRN1及tHMG表达对marnerol产量的影响
5.5 小结
第六章 鸢尾酮前体的生物转化
6.1 前言
6.2 材料
6.2.1 菌种
6.2.2 试剂及培养基配方
6.3 方法
6.3.1 假紫罗兰酮的生物转化
6.3.2 Marneral的生物转化
6.3.3 鸢尾酮的GC/MS鉴定
6.4 结果与讨论
6.4.1 假紫罗兰酮生物转化及鉴定
6.4.2 Marnerol的生物转化及鉴定
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
本文编号：3764655
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3764655.html
