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化合成高附加值化學品奠定基礎。
據周雍進介紹，木質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酵等優勢，是木質纖維素生物煉制的優良宿主。為實現木質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象，制約了木質纖維素生物轉化效率。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，實現了葡萄糖與木糖同步利用。實驗數據顯示，在葡萄糖與木糖模擬物料中，脂肪酸產量達到38.2克/升；在真實木質纖維素水解液中，脂肪酸產量達到7.0克/升。這也就實現了六碳糖和五碳糖高效同步利用，提高了木質纖維素生物煉制效率，降低了生產成本。
在得到脂肪酸后，研究團隊又開發了代謝轉換技術，讓多形漢遜酵母從合成脂肪酸轉換為合成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物。”周雍進表示，這一技術也為木質纖維素生物煉制提供了新型高效的微生物平臺。
此外，木質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酵過程，從而節約冷卻成本，還能夠有效避免雜菌污染。
周雍進表示，為早日實現工業化應用，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酵技術進行水解液利用后，進一步進行放大發酵，建設1000升中試裝置?！拔覀冊谇捌诟脑於嘈螡h遜酵母中，還實現了甲醇生物轉化高效合成脂肪酸。今后，我們還將嘗試利用木質纖維素合成更多高附加值化學品，繼續深入探索木質纖維素生物煉制的可行性與應用潛力?！敝苡哼M這樣說道。
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