甜菜素是一种植物源的天然含氮色素,易溶于水,常用于食品添加剂和化妆品等行业中。在植物中甜菜素和花青素色素互不共存,其代谢途径是重要的植物化学分类指标。甜菜素兼具抗肿瘤、抗氧化、抗疟疾、护肝等作用,其潜在的医疗保健价值促进了对甜菜素深入研究。本文筛选了从L-多巴到甜菜素关键中间产物甜菜醛氨酸的合成基因BvDODA、MjDODA、YgiD,成功在工程大肠杆菌中实现了体内合成甜菜醛氨酸。引入细胞色素P450氧化还原酶和酪氨酸羟化酶基因CYP76AD1、BvCPR、HpaBC打通了从L-酪氨酸到甜菜醛氨酸的合成途径。对底物前体和还原剂的添加量进行研究,并通过调整IPTG诱导浓度和对发酵条件进行优化得到产甜菜醛氨酸的最适条件,为合成不同种类的甜菜素建立了基础。在甜菜醛氨酸生成量最大阶段添加不同氨基酸来研究不同种类甜菜黄素的生成效率,通过试验20种氨基酸发现仅仅12种氨基酸能够与甜菜醛氨酸结合生成相应的甜菜黄素,其中组氨酸-甜菜黄素的生成量占绝对优势,以此确定为最终目标产物。采用间接思路通过对较稳定的组氨酸盐酸盐定量来间接确定最终生成组氨酸-甜菜黄素的含量,当添加6mM L-多巴、1mM抗坏血酸和6mM组氨酸盐酸时,生成445.84mg/L组氨酸-甜菜黄素。