γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由

于其具有良好的性質已被廣泛應用于食品，化妝品，醫藥，材料等領

域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸

非依賴型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產量，項目組采用無痕

基因編輯技術對菌株進行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝

通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。

B. amyloliquefaciens LL3 是項目組從發酵食品中分離得到，它能

夠從蔗糖出發合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對 γ-PGA 合成

相關的八個代謝通路進行改造包括：γ-PGA 降解相關途徑；細胞呼吸

鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細菌多糖合成途徑；次級小分

子代謝產物合成途徑；細胞自誘導因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以

及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優基因工程菌株 NK-anti-rocG

（敲除了 epsA-O 操縱子（負責胞外多糖合成），sac 操縱子（負責果

聚糖合成），lps（脂多糖合成相關），pta（乙酸合成相關），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達

anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達））

γ-PGA 搖瓶發酵產量從 3.8

g/L 提高到 11.04 g/L，較對照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產物純度也

從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補料分批發酵實驗得到 NK-anti-rocG

菌株產量可達 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。

項目特色：

1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴型 γ-聚谷

氨酸合成菌株；發酵生產主要原料為蔗糖；

2. 補料分批發酵產量為：20.3 g/L。

3. 授權專利號為：ZL200810053900.7

市場應用前景：

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由

于其具有良好的性質已被廣泛應用于食品，化妝品，醫藥，材料等領

域。本項目采用谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發酵菌種，以

蔗糖為原料發酵法生產 γ-聚谷氨酸，可產生巨大的經濟效益和社會效

益。