2023年8月30日,從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉,該所合成微生物學(xué)研究組周雍進(jìn)研究員團(tuán)隊在木質(zhì)纖維素生物煉制方面取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊以多形漢遜酵母作為細(xì)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(xué)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(xué)品奠定基礎(chǔ)。

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(tuán)隊通過采用精準(zhǔn)的基因組編輯技術(shù)改造多形漢遜酵母,使其成為脂肪酸合成菌株。利用該技術(shù),理論上可以合成更多前體相似的目標(biāo)產(chǎn)物。這一技術(shù)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。

為早日實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,研究團(tuán)隊計劃一方面在葡萄糖與木糖同步利用的基礎(chǔ)上,將理性改造與實驗室適應(yīng)性進(jìn)化相結(jié)合,進(jìn)一步強(qiáng)化糖利用效率,并揭示相關(guān)分子機(jī)制;另一方面在初步嘗試?yán)门窖a(bǔ)料發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行水解液利用后,進(jìn)一步進(jìn)行放大發(fā)酵,建設(shè)1 000 L中試裝置。在前期改造多形漢遜酵母過程中,研究團(tuán)隊還實現(xiàn)了甲醇生物轉(zhuǎn)化高效合成脂肪酸。今后,研究團(tuán)隊還將嘗試?yán)媚举|(zhì)纖維素合成更多高附加值化學(xué)品,繼續(xù)深入探索木質(zhì)纖維素生物煉制的可行性與應(yīng)用潛力。