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上海交大白凤武组：以谷氨酸棒状杆菌从玉米秸秆中高产琥珀酸

时间：2023-08-31 来源： 浏览：

上海交大白凤武组：以谷氨酸棒状杆菌从玉米秸秆中高产琥珀酸

Kai Li 生物基能源与材料
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作为重要的大宗化学品的平台化合物之一，琥珀酸盐在工业上有着广泛的应用。微生物发酵方法生产更环保，更节能。同时，使用木质纤维素底物的琥珀酸盐发酵具有排放量小，价格合理，原料可再生，成本低等优点。
近日， 上海交通大学 白凤武 团队 在 Bioresource Technology 发布论文，在以浓碱预处理玉米秸秆为原料，在蒸汽辅助(CASA)条件下，培养 谷氨酸棒状杆菌 同时利用 葡萄糖和木糖 高效生产 琥珀酸 。
首先，对谷氨酸棒状杆菌ATCC13032进行工程化改造使琥珀酸富集，1)阻断副产物通路——缺失ldh（菌株K1）、pta-ackA和cat（菌株K2），2)增强琥珀酸的碳通量——过表达pyc和ppc；释放终产物抑制——过表达Ncgl0275（菌株K3)。重组菌株K3进行分批补料发酵，消耗200g/L葡萄糖，最终产 琥珀酸盐117.8 g/L 。
其次， 为了充分利用木质纤维素水解产物中的木糖 ，将异构体酶途径和Weimberg途径引入重组菌株K3中，得到菌株K4（pXMJ19-xylABE)和K5(pXMJ19-xylABE-xylXABC）。
第三，对蒸汽辅助（CASA）条件下浓碱预处理玉米秸秆的方式进行研究， 使得糖得率较高，黑液量较低 。
最后，利用工程谷氨酸棒状杆菌K5对150 g/L CASA预处理后的CS（其中包含67.68g/L葡萄糖和21.73g/L木糖）进行处理，得到 64.16 g/L的琥珀酸 。
同时使用葡萄糖和木糖制备琥珀酸高产谷氨酸棒状杆菌 是一种有效且环保的预处理策略 。本文为以木质纤维素为原料生产生物基化学品提供了参考。
来源： https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.128991

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