近日，江南大學(xué)糧食發(fā)酵與食品生物制造國(guó)家工程研究中心鄧禹教授團(tuán)隊(duì)對(duì)微生物細(xì)胞工廠利用秸稈水解液合成乙醇酸進(jìn)行了深入研究，取得了突破進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國(guó)際期刊《生物資源技術(shù)》(Bioresource Technology)。

乙醇酸又稱為羥基乙酸，主要用做清潔劑、爽膚水和非處方化妝品中的去角質(zhì)成分。此外，乙醇酸還用于化學(xué)清洗、紡織工業(yè)以及生產(chǎn)聚乙醇酸-乳酸(PLGA)和聚乙醇酸(PGA)等生物降可降解材料，其相關(guān)產(chǎn)品具有生物降解性、生物相容性和低毒性等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前乙醇酸的需求量逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)至2023年我國(guó)乙醇酸需求量已經(jīng)達(dá)到2.5萬(wàn)噸/年，2022年-2028年的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到7.1%。一直以來(lái)，乙醇酸主要是通過(guò)氯乙酸水解法等化學(xué)方法催化石油基底物合成的，普遍存在著毒性大、污染嚴(yán)重、產(chǎn)率低和碳排放高等問(wèn)題。隨著我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)，相比石油基乙醇酸，以葡萄糖等可再生有機(jī)碳源為底物合成的生物基乙醇酸表現(xiàn)出更多優(yōu)勢(shì)，如綠色環(huán)保、低碳排放、工藝簡(jiǎn)單和反應(yīng)條件溫和等。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，擁有豐富的秸稈生物質(zhì)資源，這些生物質(zhì)資源中包含著豐富的纖維素和半纖維素等，其主要成分是葡萄糖和木糖。團(tuán)隊(duì)老師周勝虎介紹，秸稈經(jīng)過(guò)處理可轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色、廉價(jià)、可再生、富含葡萄糖和木糖的秸稈水解液，可作為微生物細(xì)胞工廠合成乙醇酸的底物。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了動(dòng)態(tài)代謝調(diào)控策略、輔因子工程和糖蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)工程策略等，以大腸桿菌為底盤細(xì)胞，經(jīng)過(guò)改造解決了乙醇酸生產(chǎn)過(guò)程中代謝流失衡和輔因子缺乏的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了以玉米秸稈水解液為底物高產(chǎn)乙醇酸的目標(biāo)，5 L發(fā)酵罐補(bǔ)料分批發(fā)酵的乙醇酸產(chǎn)量達(dá)到了52.2 g/L，這是迄今為止不添加誘導(dǎo)劑的最高產(chǎn)量。“這不僅降低了生物基乙醇酸的生產(chǎn)成本，減少了碳排放，還能為秸稈生物質(zhì)資源的再開(kāi)發(fā)利用開(kāi)辟了新的途徑，具有廣泛工業(yè)化應(yīng)用前景和商業(yè)化價(jià)值。”周勝虎表示。

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