本期為您推薦西南大學(xué)鄒祥教授研究團(tuán)隊發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上的一篇文章：Bio-refinery of xylose processing wastes for green polymalic acid production and L-malic acid recovery by engineered Aureobasidium pullulans in a non-waste-disposal system。使用全自動高通量微生物液滴培養(yǎng)儀（MMC）提高了該出芽短梗霉在低pH下的細(xì)胞耐受性，研究了在低pH條件下使用高濃度含廢木糖母液(WXML）高效生產(chǎn)聚蘋果酸（PMA）和無鈣廢物污染L-MA回收的可行性[1]。
聚蘋果酸在醫(yī)藥、可降解材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但在PMA發(fā)酵中須添加碳酸鈣作為中和劑來控制培養(yǎng)基的pH穩(wěn)定在6.5左右，導(dǎo)致在下游提取過程中產(chǎn)生大量的CaSO4鈣渣排放，進(jìn)而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。近年來聚蘋果酸需求快速增長，其羧酸基單體的生物制造迫切需要探索新的工程技術(shù)路線。此外我國木糖醇產(chǎn)業(yè)中年產(chǎn)超過10萬噸的含廢木糖母液，并沒有得到有效利用，造成碳資源損失。
針對這些產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題，本研究評估了在無廢物處理系統(tǒng)中，以低pH控制和L-MA回收為前提，使用WXML進(jìn)行高效PMA發(fā)酵的可行性。為了在高濃度WXML條件下對出芽短梗霉ZX-10進(jìn)行適應(yīng)性進(jìn)化，在種子培養(yǎng)基中WXML濃度從120 g/L逐漸增加到300 g/L，每個梯度增加15 g/L并重復(fù)10次，成功分離出WXML耐受菌株HX-13；為了提高在低pH下的細(xì)胞耐受性，菌株HX-13在MMC中馴化，在初始對數(shù)階段，傳代時間設(shè)定為15小時，pH值從4.6逐漸降低至2.5，分離出耐低pH的菌株AE-35。隨后，引入外源白僵菌鈣調(diào)信號編碼基因，通過鈣調(diào)信號工程策略進(jìn)一步強(qiáng)化菌株的低pH抗逆性能，并獲得了一株突變菌株AE-59。在5L發(fā)酵罐中用Na2CO3進(jìn)行低pH控制時，PMA效價達(dá)到49.47±0.48g/L，產(chǎn)量達(dá)到0.33g/g。最后，采用全水相結(jié)晶法(DAPC)，使用低劑量硫酸進(jìn)行酸水解，從酸性下游培養(yǎng)基中獲得總L-MA的78.55%（純度為95.4%），結(jié)果表明在低pH模式下使用Na2CO3生產(chǎn)L-MA是可行的。本研究克服了鈣廢物污染對未來工業(yè)發(fā)酵L-MA生產(chǎn)的主要障礙，并為未來生物聚合物和羧酸的生產(chǎn)提供了一條綠色可持續(xù)的生物煉制路線。
[1]Baiyue Li, Bingqin Li, Pan Wang, Yingying Feng, Xingran Xu, Yongjun Zhang, Xiang Zou. Bio-refinery of xylose processing wastes for green polymalic acid production and L-malic acid recovery by engineered Aureobasidium pullulans in a non-waste-disposal system [J]. Chemical Engineering Journal,2023,454(04) .
本期為您推薦西南大學(xué)鄒祥教授研究團(tuán)隊發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上的一篇文章：Bio-refinery of xylose processing wastes for green polymalic acid production and L-malic acid recovery by engineered Aureobasidium pullulans in a non-waste-disposal system。使用全自動高通量微生物液滴培養(yǎng)儀（MMC）提高了該出芽短梗霉在低pH下的細(xì)胞耐受性，研究了在低pH條件下使用高濃度含廢木糖母液(WXML）高效生產(chǎn)聚蘋果酸（PMA）和無鈣廢物污染L-MA回收的可行性[1]。
聚蘋果酸在醫(yī)藥、可降解材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但在PMA發(fā)酵中須添加碳酸鈣作為中和劑來控制培養(yǎng)基的pH穩(wěn)定在6.5左右，導(dǎo)致在下游提取過程中產(chǎn)生大量的CaSO4鈣渣排放，進(jìn)而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。近年來聚蘋果酸需求快速增長，其羧酸基單體的生物制造迫切需要探索新的工程技術(shù)路線。此外我國木糖醇產(chǎn)業(yè)中年產(chǎn)超過10萬噸的含廢木糖母液，并沒有得到有效利用，造成碳資源損失。
針對這些產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題，本研究評估了在無廢物處理系統(tǒng)中，以低pH控制和L-MA回收為前提，使用WXML進(jìn)行高效PMA發(fā)酵的可行性。為了在高濃度WXML條件下對出芽短梗霉ZX-10進(jìn)行適應(yīng)性進(jìn)化，在種子培養(yǎng)基中WXML濃度從120 g/L逐漸增加到300 g/L，每個梯度增加15 g/L并重復(fù)10次，成功分離出WXML耐受菌株HX-13；為了提高在低pH下的細(xì)胞耐受性，菌株HX-13在MMC中馴化，在初始對數(shù)階段，傳代時間設(shè)定為15小時，pH值從4.6逐漸降低至2.5，分離出耐低pH的菌株AE-35。隨后，引入外源白僵菌鈣調(diào)信號編碼基因，通過鈣調(diào)信號工程策略進(jìn)一步強(qiáng)化菌株的低pH抗逆性能，并獲得了一株突變菌株AE-59。在5L發(fā)酵罐中用Na2CO3進(jìn)行低pH控制時，PMA效價達(dá)到49.47±0.48g/L，產(chǎn)量達(dá)到0.33g/g。最后，采用全水相結(jié)晶法(DAPC)，使用低劑量硫酸進(jìn)行酸水解，從酸性下游培養(yǎng)基中獲得總L-MA的78.55%（純度為95.4%），結(jié)果表明在低pH模式下使用Na2CO3生產(chǎn)L-MA是可行的。本研究克服了鈣廢物污染對未來工業(yè)發(fā)酵L-MA生產(chǎn)的主要障礙，并為未來生物聚合物和羧酸的生產(chǎn)提供了一條綠色可持續(xù)的生物煉制路線。
[1]Baiyue Li, Bingqin Li, Pan Wang, Yingying Feng, Xingran Xu, Yongjun Zhang, Xiang Zou. Bio-refinery of xylose processing wastes for green polymalic acid production and L-malic acid recovery by engineered Aureobasidium pullulans in a non-waste-disposal system [J]. Chemical Engineering Journal,2023,454(04) .
