玉米秸稈水解液生產乙醇酸技術獲突破
近日，江南大學糧食發酵與食品生物制造國家工程研究中心教授鄧禹團隊對微生物細胞工廠利用秸稈水解液合成乙醇酸進行了深入研究，并取得了突破進展。相關研究成果已發表在國際期刊《生物資源技術》。
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成分。此外，乙醇酸還用于化學清洗、紡織工業以及生產聚乙醇酸-乳酸(PLGA)和聚乙醇酸(PGA)等生物降可降解材料，其相關產品具有生物降解性、生物相容性和低毒性等優點。
據了解，當前乙醇酸的需求量逐年增加，據統計至2023年我國乙醇酸需求量已經達到2.5萬噸/年，2022年-2028年的年復合增長率將達到7.1%。一直以來，乙醇酸主要是通過氯乙酸水解法等化學方法催化石油基底物合成的，普遍存在著毒性大、污染嚴重、產率低和碳排放高等問題。隨著我國“雙碳”戰略的推進，相比石油基乙醇酸，以葡萄糖等可再生有機碳源為底物合成的生物基乙醇酸表現出更多優勢，如綠色環保、低碳排放、工藝簡單和反應條件溫和等。
我國是農業大國，擁有豐富的秸稈生物質資源，這些生物質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。據團隊成員、江南大學生物工程學院副研究員你周勝虎介紹，秸稈經過處理可轉變為綠色、廉價、可再生、富含葡萄糖和木糖的秸稈水解液，可作為微生物細胞工廠合成乙醇酸的底物。
團隊開發了動態代謝調控策略、輔因子工程和糖蛋白轉運工程策略等，以大腸桿菌為底盤細胞，經過改造解決了乙醇酸生產過程中代謝流失衡和輔因子缺乏的問題，實現了以玉米秸稈水解液為底物高產乙醇酸的目標，5 升發酵罐補料分批發酵的乙醇酸產量達到了52.2克/升，這是迄今為止不添加誘導劑的最高產量。
“這不僅降低了生物基乙醇酸的生產成本，減少了碳排放，還能為秸稈生物質資源的再開發利用開辟了新的途徑，具有廣泛工業化應用前景和商業化價值。”周勝虎表示。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130531
