“从废到宝”！山东大学博士生第一作者在一区top期刊（IF=9.7）发表研究成果，降低生产成本48%
学术
2025-01-14 23:59
法国
近日，山东大学微生物技术国家重点实验室梁泉峰/祁庆生团队在Bioresource Technology上发表题为“Combinatorial metabolic engineering of Escherichia coli to efficiently produce L-threonine from untreated cane molasses”的研究论文。梁泉峰教授和祁庆生教授为论文通讯作者，微生物技术国家重点实验室靳鑫博士生为论文第一作者。作为一种广泛应用在食品、药品以及化妆品领域的氨基酸，特别是作为饲料添加剂，L-苏氨酸的工业化生产通常依赖于微生物对葡萄糖或蔗糖的转化。尽管基于代谢工程策略的L-苏氨酸生产已取得显著进展，但其高昂的生产成本仍限制了它在下游产品中的应用范围。本研究旨在通过未处理的甘蔗糖蜜作为原料，实现大肠杆菌生产的L-苏氨酸的高效合成、运输、菌株改造及低成本制造。研究中，团队开发了一种专门用于L-苏氨酸生产的大肠杆菌底盘细胞，并采取了多种组合代谢工程手段，包括优化L-苏氨酸生物合成途径的关键基因、改进L-苏氨酸转运系统、通过全局转录机械工程筛选出有利于提高L-苏氨酸产量的转录因子突变体，以及有效利用低品质生物质。最终设计出的工程菌株能够以葡萄糖为碳源，实现高达154.2 g/L的高产率、0.76 g/g的高转化效率和2.14 g/L/h的高生产强度。此外，团队还成功构建了一个可以高效利用未经处理的甘蔗糖蜜（一种复杂的副产物，因其高粘度和复杂成分增加了处理难度）生产L-苏氨酸的工程菌株。此菌株能够从甘蔗糖蜜中产出92.5 g/L的L-苏氨酸，使L-苏氨酸生产的底物成本降低了48%。这项研究不仅促进了经济实惠且环保的工程菌株的发展，同时也展示了利用甘蔗糖蜜生产多种高附加值产品的潜力，提供了一种将农业废弃物转化为L-苏氨酸的有效方法，有望降低L-苏氨酸的总体生产成本，推动其工业应用。这是继2023年该团队在Advanced Science上发布关于利用人工多倍体生产L-苏氨酸的研究成果之后，在这一领域的又一次重要突破。本研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研项目的资助。山东大学生命环境研究公共技术平台为本工作提供了重要支持。![]()
