中文摘要：

生物催化技术是生物学和化学工程的交叉学科，其过程高效温和，与环境兼容，是解决化学工业面临的资源匮乏、能源短缺、环境污染等问题的有效途径。研究微生物代谢网络的功能和运行机制，从而实现在一定程度上对代谢过程的调控，提高目标化合物的产量，是扩大生物催化技术实际应用能力和范围的关键。本项目针对复杂微生物代谢产物，应用GC/MS，UPLC-Q-TOF-MS/MS及GC×GC/MS联用技术，结合化学计量学（多变量数据分析和模式识别）对微生物代谢产物表征的方法学进行研究，建立了微生物代谢产物分析平台，并采用代谢组学方法利用多种菌株对该分析平台进行验证，结果表明，该平台重复性好、精密度高，适用于复杂微生物代谢产物的快速高通量检测与分析。进而采用代谢组学研究方法，研究环境和基因改变对微生物代谢的影响规律，利用果糖为唯一碳源，对大肠杆菌的野生株和工程菌代谢产物进行全分析，根据微生物代谢分析数据，重构代谢网络，找出影响代谢通量分布、控制代谢流分配的关键节点，建立大肠杆菌利用果糖产琥珀酸的代谢网络。本研究结果进一步明确了代谢网络的功能及运行机制，为改造代谢途径和重建代谢网络进而为工业生物技术的发展奠定基础。