木質(zhì)纖維素合成化學品研究獲進展

　　8月30日，記者從中國科學院大連化學物理研究所了解到，該所合成微生物學研究組周雍進研究員團隊在木質(zhì)纖維素生物煉制方面取得新進展。研究團隊以多形漢遜酵母作為細胞催化劑，將木質(zhì)纖維素生物煉制高效合成脂肪酸和3-羥基丙酸等化學品。該項研究有望為可再生原料生物轉(zhuǎn)化合成高附加值化學品奠定基礎。

　　據(jù)周雍進介紹，木質(zhì)纖維素來源廣泛且可再生，是極具潛力的第二代生物煉制原料。多形漢遜酵母具有天然木糖代謝、耐高溫以及高密度發(fā)酵等優(yōu)勢，是木質(zhì)纖維素生物煉制的優(yōu)良宿主。為實現(xiàn)木質(zhì)纖維素的高效生物煉制，研究團隊通過采用精準的基因組編輯技術改造多形漢遜酵母，使其成為脂肪酸合成菌株。

　　然而，在微生物利用纖維素水解液過程中，存在葡萄糖抑制木糖利用現(xiàn)象，制約了木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化效率。為解決這一問題，研究團隊通過強化多形漢遜酵母木糖代謝效率，在不犧牲葡萄糖利用的前提下，實現(xiàn)了葡萄糖與木糖同步利用。實驗數(shù)據(jù)顯示，在葡萄糖與木糖模擬物料中，脂肪酸產(chǎn)量達到38.2克/升；在真實木質(zhì)纖維素水解液中，脂肪酸產(chǎn)量達到7.0克/升。這也就實現(xiàn)了六碳糖和五碳糖高效同步利用，提高了木質(zhì)纖維素生物煉制效率，降低了生產(chǎn)成本。

　　在得到脂肪酸后，研究團隊又開發(fā)了代謝轉(zhuǎn)換技術，讓多形漢遜酵母從合成脂肪酸轉(zhuǎn)換為合成3-羥基丙酸。簡單來說，該技術就是通過代謝改造去除脂肪酸合成相關基因，隨后裝載3-羥基丙酸合成相關基因。最終，研究團隊將脂肪酸合成菌株轉(zhuǎn)化為3-羥基丙酸合成菌株，獲得了79.6克/升的3-羥基丙酸。

　　“利用該技術，我們理論上可以合成更多前體相似的目標產(chǎn)物。”周雍進表示，這一技術也為木質(zhì)纖維素生物煉制提供了新型高效的微生物平臺。

　　此外，木質(zhì)纖維素的酶解過程通常需要50℃以上的高溫，而普通微生物最適生長溫度為30℃左右。因此，二者的溫差需要耗費大量的冷卻成本。而多形漢遜酵母能夠耐高溫，在50℃條件下正常生長并同步糖化發(fā)酵過程，從而節(jié)約冷卻成本，還能夠有效避免雜菌污染。

　　周雍進表示，為早日實現(xiàn)工業(yè)化應用，研究團隊一方面要在葡萄糖與木糖同步利用的基礎上，將理性改造與實驗室適應性進化相結(jié)合，進一步強化糖利用效率，并揭示相關分子機制；另一方面在初步嘗試利用批式補料發(fā)酵技術進行水解液利用后，進一步進行放大發(fā)酵，建設1000升中試裝置。“我們在前期改造多形漢遜酵母中，還實現(xiàn)了甲醇生物轉(zhuǎn)化高效合成脂肪酸。今后，我們還將嘗試利用木質(zhì)纖維素合成更多高附加值化學品，繼續(xù)深入探索木質(zhì)纖維素生物煉制的可行性與應用潛力?！敝苡哼M這樣說道。（陳菲）

　　轉(zhuǎn)自：中國化工報

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