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木质纤维素合成化学品研究获进展
2023年18期 发行日期:2023-09-15

  近日,中国科学院大连化学物理研究所合成微生物学研究组周雍进研究员团队在木质纤维素生物炼制方面取得新进展。研究团队以多形汉逊酵母作为细胞催化剂,将木质纤维素生物炼制高效合成脂肪酸和3-羟基丙酸等化学品。该项研究有望为可再生原料生物转化合成高附加值化学品奠定基础。

  据周雍进介绍,木质纤维素来源广泛且可再生,是极具潜力的第二代生物炼制原料。多形汉逊酵母是木质纤维素生物炼制的优良宿主。为实现木质纤维素的高效生物炼制,研究团队通过采用精准的基因组编辑技术改造多形汉逊酵母,使其成为脂肪酸合成菌株。

  然而,在微生物利用纤维素水解液过程中,存在葡萄糖抑制木糖利用现象,制约了木质纤维素生物转化效率。为解决这一问题,研究团队通过强化多形汉逊酵母木糖代谢效率,在不牺牲葡萄糖利用的前提下,实现了葡萄糖与木糖同步利用。实验数据显示,在葡萄糖与木糖模拟物料中,脂肪酸产量达到38.2克/升;在真实木质纤维素水解液中,脂肪酸产量达到7.0克/升。这也就实现了六碳糖和五碳糖高效同步利用,提高了木质纤维素生物炼制效率,降低了生产成本。

  在得到脂肪酸后,研究团队又开发了代谢转换技术,让多形汉逊酵母从合成脂肪酸转换为合成3-羟基丙酸。最终,研究团队将脂肪酸合成菌株转化为3-羟基丙酸合成菌株,获得了79.6克/升的3-羟基丙酸。

  周雍进表示,这一技术也为木质纤维素生物炼制提供了新型高效的微生物平台。利用该技术,理论上可以合成更多前体相似的目标产物。


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