多细胞耦合转化N-乙酰氨基葡萄糖和乳糖生产唾液酸乳糖

唾液酸乳糖是母乳寡糖(human milk oligosaccharides, HMOs)中含量最丰富的唾液酸化低聚糖之一，对婴幼儿的健康发育有重要作用，但是其目前缺乏高效、廉价的生产工艺。针对该问题，本研究建立了多菌株两步法耦合生物合成唾液酸乳糖方法。第一步构建2株工程菌，大肠杆菌JM109(DE3)/pET28a-BT0453和JM109(DE3)/pET28a-nanA，用于耦合合成中间产物N-乙酰神经氨酸，在2株工程菌株细胞生物量比为1:1，反应时间为32 h的条件下，得到的N-乙酰神经氨酸最高产量为20.4 g/L。第二步向上述发酵液中添加大肠杆菌JM109(DE3)/pET28a-neuA、JM109(DE3)/ pET28a-nst和面包酵母，通过三菌株耦合发酵合成3ʹ-唾液酸乳糖(3ʹ-sialyllactose, 3ʹ-SL)。在底物N-乙酰氨基葡萄糖、乳糖浓度均为200 mmol/L，面包酵母细胞生物量为150 g/L，辅因子Mg²⁺浓度为20 mmol/L的优化条件下，发酵24 h，发酵液中3ʹ-唾液酸乳糖的最高产量达到55.04 g/L，底物N-乙酰氨基葡萄糖的转化率为43.47%。研究结果为低成本生产3ʹ-唾液酸乳糖提供了一条新的技术路线。