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        研究實現木質纖維素生物煉制高效合成化學品

        [日期:2023-09-13] 作者:孫丹寧 中國科學報 次瀏覽 [字體: ]

        木質纖維素來源廣泛且可再生,其是木材、秸稈的主要結構成分,可以用作生物發酵、生物化工產業的原料,被認為是極具潛力的第二代生物煉制原料。而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,有望成為木質纖維素生物煉制的優良宿主。近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員周雍進團隊在木質纖維素生物煉制方面取得新進展。團隊以多形漢遜酵母為宿主,通過強化木糖同化與轉運過程,同步利用了葡萄糖與木糖,實現了木質纖維素生物煉制高效合成脂肪酸和3-羥基丙酸。相關成果發表在《自然—化學生物學》上。

        漢遜酵母利用木質纖維素原料高效合成脂肪酸和3-羥基丙酸。大連化物所供圖

        目前,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,這制約了木質纖維素生物轉化效率。因此,實現六碳糖和五碳糖高效同步利用,是提高木質纖維素生物煉制效率、降低生產成本的關鍵技術環節。

        本工作中,研究團隊通過強化木糖同化與轉運效率,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。在葡萄糖與木糖模擬物料中,脂肪酸產量達到38.2g/L;在真實木質纖維素水解液中,脂肪酸產量達到7.0g/L。最終,借助代謝轉換策略,團隊將脂肪酸合成菌株轉化為3-羥基丙酸合成菌株,并獲得了79.6g/L的3-羥基丙酸,為木質纖維素生物煉制提供了新型高效的微生物平臺。研究團隊在前期改造多形漢遜酵母中,還實現了甲醇生物轉化高效合成脂肪酸。

        這些工作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。

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