响应面法优化重组大肠杆菌全细胞合成D-苯基乳酸

doi:10.7506/spkx1002-6630-201607017

食品科学

响应面法优化重组大肠杆菌全细胞合成D-苯基乳酸

王颖1,2，何禾1，胡发根1，齐斌1，王立梅1，朱益波1,*

1.常熟理工学院苏州市食品生物技术重点实验室，江苏常熟 215500；
2.吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春 130118

出版日期:2016-04-15 发布日期:2016-04-13

Optimization of D-Phenyllactic Acid Production by Whole Cells of Recombinant Escherichia coli Using Response Surface Methodology

WANG Ying1,2, HE He1, HU Fagen1, QI Bin1, WANG Limei1, ZHU Yibo1,*

1. Key Laboratory of Food and Biotechnology of Suzhou, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China;
2. College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

Online:2016-04-15 Published:2016-04-13

摘要/Abstract

摘要：

研究利用重组大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）/pET-28a-ldhD全细胞生物转化苯丙酮酸（phenylpyruvic acid，PPA）合成D-苯基乳酸（D-phenyllactic acid，D-PLA）的条件。通过Plackett-Burman试验设计，从影响细胞转化的6 种因素中筛选得出转化温度、底物浓度和磷酸钠缓冲液pH值对底物PPA摩尔转化率有显著影响；采用Box-Behnken试验设计和响应面优化，对该重组菌全细胞转化合成D-PLA的条件进行了优化。最佳分批转化条件：转化温度为38 ℃、底物浓度为42 mmol/L、磷酸钠缓冲液pH 7.0、菌体质量浓度20 g/L、葡萄糖质量浓度20 g/L。在该条件下反应0.5 h，底物摩尔转化率为65.32%。根据此最佳转化条件，经4 h的间歇补加底物转化获得D-PLA最终浓度为119 mmol/L（19.75 g/L），生产率为4.94 g/（L·h）。

关键词: D-苯基乳酸, 苯丙酮酸, 重组大肠杆菌, 生物转化, 响应面优化

Abstract:

The bioconversion conditions for the production of D-3-phenyllactic acid from phenylpyruvic acid (PPA) using
whole cells of Escherichia coli BL21(DE3)/pET-28a-ldhD were studied. Using Plackett-Burman design, buffer pH, substrate
concentration and temperature were selected as the factors with significant influence on substrate conversion efficiency out
of 6 factors. Subsequently, the optimization of the three factors was carried out using Box-Behnken design and response
surface analysis. Results indicated that the optimal bioconversion conditions that provided the maximum molar conversion
efficiency of PPA (65.32%) during 30 min were buffer pH 7.0, substrate concentration 42 mmol/L, and temperature 38 ℃,
cell concentration 20 g/L and glucose concentration 20 g/L. Under these conditions, 119 mmol/L (19.75 g/L) of D-PLA with
a productivity of 4.94 g/(L·h) was obtained after 4 h transformation with intermittent PPA feeding.

Key words: D-phenyllactic acid, phenylpyruvic acid, recombinant Escherichia coli, biotransformation, response surface optimization

中图分类号:

TS201.2

王颖，何禾，胡发根，齐斌，王立梅，朱益波. 响应面法优化重组大肠杆菌全细胞合成D-苯基乳酸[J]. 食品科学, doi: 10.7506/spkx1002-6630-201607017.

WANG Ying, HE He, HU Fagen, QI Bin, WANG Limei, ZHU Yibo. Optimization of D-Phenyllactic Acid Production by Whole Cells of Recombinant Escherichia coli Using Response Surface Methodology[J]. FOOD SCIENCE, doi: 10.7506/spkx1002-6630-201607017.

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