两阶段发酵法高产L-缬氨酸

L-缬氨酸是三种支链氨基酸（BCAA）之一，广泛应用于各种工业领域，如制药、化妆品、食品和饲料。作为一种必需氨基酸，L-缬氨酸是仔猪和肉仔鸡低粗蛋白日粮中的四种最重要的限制性氨基酸之一。而L-缬氨酸的缺乏对动物生长性能有不利的影响。

L-缬氨酸的需求

近年来，动物饲料添加剂中对L-缬氨酸的需求显著增加。这激发了人们对L-缬氨酸的高效和经济生产的兴趣。与其他大多数氨基酸一样，L-缬氨酸目前是通过微生物发酵生产的。一些诱变或工程菌株已被测试用于生产L-缬氨酸。随着L-缬氨酸世界市场的不断增长，人们对开发一种更有效的微生物细胞工厂来合成L-缬氨酸的兴趣越来越大。

L-缬氨酸的制备

大肠杆菌作为一种成熟的宿主，具有明确的遗传背景，是另一个有吸引力的氨基酸生产的工业主力军。然而，关于大肠杆菌生产L-缬氨酸的报道较少，大肠杆菌生产L-缬氨酸的菌株比生产L-缬氨酸的谷氨酸菌株要少。这可能是由于大肠杆菌的L-缬氨酸生物合成调节机制更加复杂。乙酰羟基酸合成酶(AHAS)是L-缬氨酸生物合成的限速酶。大肠杆菌中有三种AHAS同工酶，分别由ilvBN、ilvGM和ilvIH编码，具有不同的性质和调节机制。不同的大肠杆菌品系被用来构建L-缬氨酸生产者，其工程策略与应用于谷氨酸杆菌的策略类似。Park等人报道了通过对大肠杆菌进行系统代谢工程，开发了生产L-缬氨酸的菌株。

大肠杆菌W3110和大肠杆菌W的系统代谢工程，获得了高水平的L-缬氨酸生产（60.7 g/L），产量为0.22g/g的葡萄糖。Savrasova和Stoynova等人（2019）构建了基于大肠杆菌MG1655的L-缬氨酸生产菌株，通过用异源的NADPH依赖性转氨酶取代本地的NADPH依赖性转氨酶与NADH依赖的亮氨酸脱氢酶。由此产生的菌株表现出在微氧条件下积累L-缬氨酸的潜力更高。