赤蘚糖醇，作為一種低熱量甜味劑，近年來(lái)備受關(guān)注。它不僅甜度與蔗糖相當(dāng)，而且熱量極低，不會(huì)影響血糖水平，成為健康食品的熱門選擇。然而，傳統(tǒng)的赤蘚糖醇生產(chǎn)方法成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。近日，天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院秦慧民教授團(tuán)隊(duì)利用生物反應(yīng)器，生物傳感器和 EVOL細(xì)胞系統(tǒng)構(gòu)建了高通量篩選平臺(tái)，成功地對(duì)解脂耶氏酵母進(jìn)行工程化改造，實(shí)現(xiàn)了從粗甘油高效合成赤蘚糖醇。這項(xiàng)突破性進(jìn)展在《Bioresource Technology》雜志發(fā)表的研究論文，為赤蘚糖醇的工業(yè)化生產(chǎn)帶來(lái)了新的希望。
一、生物傳感器與高通量篩選平臺(tái)
該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種基于生物傳感器引導(dǎo)的適應(yīng)性進(jìn)化篩選平臺(tái)，成功對(duì)解脂耶氏酵母進(jìn)行工程化改造，實(shí)現(xiàn)了從粗甘油高效合成赤蘚糖醇。該平臺(tái)的核心是利用赤蘚糖醇生物傳感器，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)酵母細(xì)胞中的赤蘚糖醇水平，并通過(guò)熒光強(qiáng)度進(jìn)行可視化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)赤蘚糖醇高產(chǎn)菌株的高通量篩選。
二、關(guān)鍵酶的分子改造
為了進(jìn)一步提高赤蘚糖醇的生產(chǎn)效率，研究人員對(duì)赤蘚糖醇合成途徑中的關(guān)鍵酶——赤蘚糖醇還原酶（ER）進(jìn)行了分子改造。他們開(kāi)發(fā)了一種基于酶促轉(zhuǎn)化赤蘚糖至赤蘚糖醇的快速檢測(cè)方法，用于篩選具有改善催化活性的突變體。通過(guò)多輪組合突變，獲得了催化活性提高4.1倍的突變株，提高了赤蘚糖醇的合成效率。
三、代謝網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)
除了酶的改造，研究人員還通過(guò)基因編輯技術(shù)，重構(gòu)了酵母細(xì)胞的代謝網(wǎng)絡(luò)，將碳通量重新定向至赤蘚糖醇合成途徑。他們敲除了解脂耶氏酵母中參與赤蘚糖醇分解的基因，過(guò)表達(dá)了參與粗甘油同化效率和戊糖磷酸途徑的基因，從而獲得了赤蘚糖醇產(chǎn)量提高的工程菌株。
四、生物反應(yīng)器中的高效生產(chǎn)
在5升生物反應(yīng)器中，經(jīng)過(guò)綜合工程改造的菌株G31表現(xiàn)出優(yōu)異的生產(chǎn)性能。其赤蘚糖醇滴度達(dá)到了220.5 g/L，生產(chǎn)率達(dá)到1.8 g/L/h，產(chǎn)率達(dá)到0.6 g/g粗甘油，比未改造菌株高出7.6倍和7.5倍。這表明，該研究成果為赤蘚糖醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供了可行的技術(shù)方案。
五、赤蘚糖醇的高效生產(chǎn)的研究意義
天津科技大學(xué)秦慧民教授團(tuán)隊(duì)的研究成果，為赤蘚糖醇的高效生產(chǎn)提供了新的思路和方法，它有著重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值：
1.推動(dòng)生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展： 該研究為生物基產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了新的思路和方法，有助于推動(dòng)生物基產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。
2.解決環(huán)境問(wèn)題： 利用粗甘油生產(chǎn)赤蘚糖醇，可以有效解決甘油生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物處理問(wèn)題，減少環(huán)境污染。
3.促進(jìn)合成生物學(xué)發(fā)展： 該研究展示了合成生物學(xué)在解決實(shí)際工業(yè)問(wèn)題中的重要作用，為合成生物學(xué)的發(fā)展提供了新的方向。
研究人員表示將進(jìn)一步完善菌株性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，并推動(dòng)赤蘚糖醇的工業(yè)化生產(chǎn)。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，赤蘚糖醇將會(huì)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，為人類的健康和生活帶來(lái)更多福祉。
介于國(guó)外生物采購(gòu)成本高昂，售后服務(wù)不便，型號(hào)固定、貨期長(zhǎng)等因素，我國(guó)自主研發(fā)設(shè)備生產(chǎn)的發(fā)酵罐目前已廣泛應(yīng)用于菌種篩選、菌種生產(chǎn)、種子制備等環(huán)節(jié)，一些國(guó)內(nèi)發(fā)酵罐專業(yè)生產(chǎn)商甚至可根據(jù)客戶要求的尺寸進(jìn)行定制化操作 ,比如搏旅除生產(chǎn)固定型號(hào)規(guī)格外，還可以根據(jù)客戶要求定制不同級(jí)別、規(guī)格的發(fā)酵罐主要用于微生物培養(yǎng)、種子制備、浮細(xì)胞培養(yǎng)、貼壁細(xì)胞培養(yǎng)、微載體培養(yǎng)等，實(shí)現(xiàn)了廠商直供，一罐多用，滿足不同的用戶需求。蘇州阿爾法生物還同時(shí)提供免費(fèi)的安裝服務(wù)、免費(fèi)技術(shù)支持、免費(fèi)操作指導(dǎo)等服務(wù)。如需了解更多 實(shí)驗(yàn)室儀器，請(qǐng)進(jìn)入蘇州阿爾法生物網(wǎng)站進(jìn)行了解。
