提升头孢菌素C发酵效率的复合碳源补料工艺开发及代谢机制

作者：杨倚铭; 陈震; 田锡炜; 储炬^*

来源：华东理工大学学报, 2023, 1-9.

DOI：10.14135/j.cnki.1006-3080.20230614001

• 头孢菌素C
• 碳源
• 呼吸代谢
• 代谢通量分析

开发了一种以葡萄糖和豆油为底物碳源的复合补料策略，能够显著提升头孢菌素C(CPC)的合成效率，产量提升了14.8%，并率先观测到碳源变化在宏观呼吸代谢、中间代谢物、细胞内通量分配和还原力NADPH利用上产生全局影响，其中二氧化碳释放速率（CER）的巨大变化表明葡萄糖和豆油复合补料策略下细胞中心代谢网络的通量发生了明显改变，碳流向CPC的通量得到增强，同时促进了蛋氨酸和丝氨酸的胞外吸收。胞内有机酸α-酮戊二酸、丙酮酸、苹果酸的浓度明显提升，有利于谷氨酸、缬氨酸和半胱氨酸等核心氨基酸的合成，从而有利于CPC生产。主成分分析（PCA）的载荷检测表明大多数氨基酸和CPC合成呈正作用，谷氨酸的胞内含量与CPC合成的关联性最强，而α-氨基己二酸和赖氨酸浓度积累反而不利于CPC合成。细胞还原力方面，豆油和葡萄糖组合显著缓解了单独豆油利用与CPC合成之间对NADPH消耗的竞争性，使得CPC快速合成对NADPH的大量需求得到了满足。这些结果表明底物改变能够对细胞内部的代谢产生全方位的影响，体现了这一策略在优化CPC合成效率的巨大潜力。

• 单位
  华东理工大学; 生物反应器工程国家重点实验室