衣康酸是广泛应用于塑料、树脂、涂料等材料领域的重要化学品。目前的生产主要是通过土曲霉发酵生产,但是该方法还存在一些诸如生长速度慢,营养要求复杂等缺点,而基因工程菌可以很好地解决这些问题。然而代谢工程改造大肠杆菌生产衣康酸的研究中还缺乏有效的手段来提高衣康酸的产量。为了构建生长快、培养简便的高产衣康酸工程菌,在大肠杆菌BL21中过表达cad基因(编码顺乌头酸脱羧酶),经过改造的菌株在摇瓶发酵24h后产生了 36.0mg/L的衣康酸。在优化条件下,24h的摇瓶发酵衣康酸的含量可以达到85.0mg/L,提高了 136%。通过进一步表达编码柠檬酸合酶的glt基因以及利用编码乙酰辅酶A合成酶的ACS基因构建乙酸回补途径,使工程菌的衣康酸含量增加了 54.0%,达到131 mg/L。此外发现仅表达cad基因和编码乌头酸酶的acn基因,会导致衣康酸的产量下降,而生物量有较大的提高。研究还发现外源添加柠檬酸钠和顺乌头酸对衣康酸的合成有明显的促进作用。共表达cad、glt和ACS的工程菌在诱导剂诱导后0 h加入12.0 g/L柠檬酸钠,18℃摇瓶培养24 h,衣康酸的产量和柠檬酸盐的利用率分别达到317mg/L和66%,发酵液中仅有少量的乙酸(0.579 g/L)积累。最后,对发酵菌种胞内物质运输进行了初步探究,发现添加表面活性剂对衣康酸的产量没有明显的作用,而表达MFS基因对发酵过程有一定的作用,但是效果较差,需要进一步的探究。最终,构建的基因工程菌在最优条件下发酵24 h可以产生375.1 mg/L的衣康酸,相较于仅表达cad基因时,提高了 941.9%。研究结果表明,通过强化衣康酸合成代谢途径和加强衣康酸前体供给可以有效提高大肠杆菌生产衣康酸的能力。