本期為您推薦西南大學鄒祥教授研究團隊發表在《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儀（MMC）提高了該出芽短梗霉在低pH下的細胞耐受性，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]。
聚蘋果酸在醫藥、可降解材料等領域具有廣泛的應用前景，但在PMA發酵中須添加碳酸鈣作為中和劑來控制培養基的pH穩定在6.5左右，導致在下游提取過程中產生大量的CaSO4鈣渣排放，進而造成嚴重的環境污染問題。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路線。此外我國木糖醇產業中年產超過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。
針對這些產業技術難題，本研究評估了在無廢物處理系統中，以低pH控制和L-MA回收為前提，使用WXML進行高效PMA發酵的可行性。為了在高濃度WXML條件下對出芽短梗霉ZX-10進行適應性進化，在種子培養基中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10次，成功分離出WXML耐受菌株HX-13；為了提高在低pH下的細胞耐受性，菌株HX-13在MMC中馴化，在初始對數階段，傳代時間設定為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信號編碼基因，通過鈣調信號工程策略進一步強化菌株的低pH抗逆性能，并獲得了一株突變菌株AE-59。在5L發酵罐中用Na2CO3進行低pH控制時，PMA效價達到49.47±0.48g/L，產量達到0.33g/g。最后，采用全水相結晶法(DAPC)，使用低劑量硫酸進行酸水解，從酸性下游培養基中獲得總L-MA的78.55%（純度為95.4%），結果表明在低pH模式下使用Na2CO3生產L-MA是可行的。本研究克服了鈣廢物污染對未來工業發酵L-MA生產的主要障礙，并為未來生物聚合物和羧酸的生產提供了一條綠色可持續的生物煉制路線。
[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鄒祥教授研究團隊發表在《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儀（MMC）提高了該出芽短梗霉在低pH下的細胞耐受性，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]。
聚蘋果酸在醫藥、可降解材料等領域具有廣泛的應用前景，但在PMA發酵中須添加碳酸鈣作為中和劑來控制培養基的pH穩定在6.5左右，導致在下游提取過程中產生大量的CaSO4鈣渣排放，進而造成嚴重的環境污染問題。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路線。此外我國木糖醇產業中年產超過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。
針對這些產業技術難題，本研究評估了在無廢物處理系統中，以低pH控制和L-MA回收為前提，使用WXML進行高效PMA發酵的可行性。為了在高濃度WXML條件下對出芽短梗霉ZX-10進行適應性進化，在種子培養基中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10次，成功分離出WXML耐受菌株HX-13；為了提高在低pH下的細胞耐受性，菌株HX-13在MMC中馴化，在初始對數階段，傳代時間設定為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信號編碼基因，通過鈣調信號工程策略進一步強化菌株的低pH抗逆性能，并獲得了一株突變菌株AE-59。在5L發酵罐中用Na2CO3進行低pH控制時，PMA效價達到49.47±0.48g/L，產量達到0.33g/g。最后，采用全水相結晶法(DAPC)，使用低劑量硫酸進行酸水解，從酸性下游培養基中獲得總L-MA的78.55%（純度為95.4%），結果表明在低pH模式下使用Na2CO3生產L-MA是可行的。本研究克服了鈣廢物污染對未來工業發酵L-MA生產的主要障礙，并為未來生物聚合物和羧酸的生產提供了一條綠色可持續的生物煉制路線。
[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) .
