[發明專利]一株生產凝膠態黃原膠的基因工程菌株及其構建方法和應用

在審

• 申請號: 201910089794.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109706110A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 馬挺;吳萌萌;李國強;史忠
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/90;C12P19/06;C12R1/64
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 代芳

本發明提供了一株生產凝膠態黃原膠的基因工程菌，屬于工程菌的構建和應用技術領域，所述基因工程菌以Xanthomonas campestris NK?01為出發菌株，在所述出發菌株中敲除乙酰基轉移酶Ⅰ基因gumF和乙酰基轉移酶Ⅱ基因gumG，并且過表達酮基轉移酶基因gumL；所述Xanthomonas campestris NK?01的菌種保藏編號為CGMCC No.15155。所述基因工程菌生產的黃原膠在水溶液或者鹽溶液中均呈現凝膠態，凝膠強度隨著黃原膠濃度和離子濃度的增加而增加；比自然產生的黃原膠具有更加優越的增稠和凝膠特性，且不受發酵條件的限制，可穩定高效生產，具有廣泛的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于工程菌的構建和應用技術領域，尤其涉及一株生產凝膠態黃 原膠的基因工程菌及其構建方法和應用。

背景技術

黃原膠是由野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campestris)產生的一種胞外 陰離子多糖，是國際上集增稠、懸浮、乳化、穩定于一體，性能最優越的生 物膠，已廣泛應用于食品、農業、石油、印染及日化等行業。我國是黃原膠 的重要生產基地，黃原膠產量約占全球總產量的67％。近幾年全球對黃原膠 的需求逐年上漲，我國黃原膠產量也一直呈現增長趨勢。隨著黃原膠應用領 域的不斷擴展以及下游產業對產品質量要求的提升，開發具有穩定優良特性 的黃原膠產品是工業發展的一大趨勢。

黃原膠具有類似纖維素的骨架結構，且在第二個葡萄糖上含有 α-_D-Man-(2→1)-β-_D-GlcA-(4→1)-β-_D-Man的側鏈結構。根據不同的黃原膠生 產菌株及發酵條件，接近90％的內側甘露糖發生乙酰化，而30～50％的外側 甘露糖基團發生丙酮酸化。側鏈上的乙酰基團可以穩定分子內部的螺旋構 象，而丙酮酸基團可以促進黃原膠分子間的交聯，因此，丙酮酸含量越高， 黃原膠溶液的粘度越大。根據黃原膠的單體類型，丙酮酸含量在黃原膠分子 中所占的最大比例為8.69％，而自然存在的黃原膠中丙酮酸含量一般低于 5.0％。

黃原膠分子中丙酮酸和乙酰基含量的差異可顯著影響黃原膠的流變學 特性。在傳統發酵過程中，由于發酵條件、出發菌株、發酵批次的不同，黃 原膠分子中丙酮酸和乙酰基含量存在差異，進而影響了黃原膠的流變學特 性。這一現狀對黃原膠產品的質量分析、分選造成了困擾，并增加了黃原膠 的生產成本及不穩定性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一株生產凝膠態黃原膠的基因工程菌 及其構建方法和應用；所述基因工程菌產生的黃原膠具有飽和的丙酮酸含 量，低濃度下即可形成弱凝膠，產品質量及流變學特性穩定。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一株生產凝膠態黃原膠的基因工程菌，所述基因工程菌以Xanthomonascampestris NK-01為出發菌株，在所述出發菌株中敲除乙酰基轉移酶Ⅰ基因 gumF和乙酰基轉移酶Ⅱ基因gumG，并且過表達酮基轉移酶基因gumL；

所述Xanthomonas campestris NK-01的菌種保藏編號為CGMCC No.15155。

優選的，所述過表達酮基轉移酶基因gumL是通過向所述出發菌株中轉 入包含酮基轉移酶基因gumL的多拷貝表達質粒pBBRL實現。

本發明提供了所述的基因工程菌的制備方法，包括以下步驟：

1)敲除所述出發菌株中的gumF基因和gumG基因，獲得gumF基因和 gumG基因缺失的菌株XC(△FG)；

2)在步驟1)中所述的gumF基因和gumG基因缺失的菌株XC(△FG) 中過表達酮基轉移酶基因gumL獲得基因工程菌。

優選的，步驟1)中敲除所述出發菌株中的gumF基因和gumG基因包 括以下步驟：