Lactobionic acid (LBA) has been widely used in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries. Pseudomonas taetrolens is an efficient LBA-producing bacterium. To improve the LBA-production ability of P. taetrolens, we modified the strain by genetic engineering. We performed homologous expression of the quinoprotein glucose dehydrogenase gene in P. taetrolens and measured the intracellular lactose-oxidizing activity and LBA production titer. In flask cultures at 12 h of incubation, the intracellular lactose oxidizing activity (0.159 U/g dry weight cell) and LBA production titer (77.2 g/L) of the recombinant P. taetrolens were approximately 118 % and 69 % higher than those (0.073 U/g dry weight cell and 45.8 g/L, respectively) of wild-type P. taetrolens. Using this recombinant strain as a whole-cell biocatalyst (WCB), the effects of reaction parameters, such as reaction temperature, cell density, and cell harvest time, were investigated on LBA production. Under optimized reaction conditions, the LBA production titer, yield, and productivity of WCB were 200 g/L, 95.6 %, and 16.7 g/L/h, respectively. Compared with our previous study, LBA production titer, yield, and productivity, which are key factors for industrial LBA production, were significantly improved by fermentation of wild-type P. taetrolens. Moreover, the reaction for LBA production could be performed up to seven times without a significant reduction in productivity, implying that this WCB was rather robust. Our results suggest that the utilization of whole-cell biocatalysis using recombinant P. taetrolens provides a potential solution to achieve economically feasible production of LBA.

中文翻译：

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使用转基因假单胞菌作为全细胞生物催化剂高效生产乳糖酸

乳糖酸 (LBA) 已广泛应用于食品、制药和化妆品行业。Pseudomonas taetrolens 是一种高效的 LBA 生产细菌。为了提高 P. taetrolens 的 LBA 生产能力，我们通过基因工程对该菌株进行了修饰。我们在 P. taetrolens 中进行了喹蛋白葡萄糖脱氢酶基因的同源表达，并测量了细胞内乳糖氧化活性和 LBA 生产滴度。在培养 12 h 的烧瓶培养物中，重组 P. taetrolens 的细胞内乳糖氧化活性（0.159 U/g 细胞干重）和 LBA 生产滴度（77.2 g/L）比那些高约 118% 和 69%（ 0.073 U/g 细胞干重和 45.8 g/L）的野生型 P. taetrolens。使用这种重组菌株作为全细胞生物催化剂（WCB），研究了反应参数（如反应温度、细胞密度和细胞收获时间）对 LBA 生产的影响。在优化的反应条件下，WCB 的 LBA 生产滴度、收率和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。例如反应温度、细胞密度和细胞收获时间，研究了 LBA 生产。在优化的反应条件下，WCB 的 LBA 生产滴度、收率和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。例如反应温度、细胞密度和细胞收获时间，研究了 LBA 生产。在优化的反应条件下，WCB 的 LBA 生产滴度、收率和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。和细胞收获时间，对 LBA 生产进行了研究。在优化的反应条件下，WCB 的 LBA 生产滴度、收率和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。和细胞收获时间，对 LBA 生产进行了研究。在优化的反应条件下，WCB 的 LBA 生产效价、收率和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。WCB 的 LBA 产量、产量和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。WCB 的 LBA 产量、产量和生产率分别为 200 g/L、95.6 % 和 16.7 g/L/h。与我们之前的研究相比，野生型 P. taetrolens 的发酵显着提高了 LBA 生产滴度、产量和生产力，这些是工业 LBA 生产的关键因素。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。作为工业 LBA 生产的关键因素，通过野生型 P. taetrolens 的发酵得到显着改善。此外，LBA 生产反应最多可进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。作为工业 LBA 生产的关键因素，通过野生型 P. taetrolens 的发酵得到显着改善。此外，LBA 生产反应最多可以进行 7 次，而不会显着降低生产率，这意味着该 WCB 相当稳健。我们的研究结果表明，使用重组 P. taetrolens 的全细胞生物催化为实现 LBA 的经济可行生产提供了潜在的解决方案。