工程菌展示了可持续生物燃料工业的前景

从一种新的工程菌中获得可持续性的丙酮。

　　

丙酮是一种挥发性溶剂，从洗甲水、清洁纺织品到制造塑料，都有它的身影。

丙酮通常是通过广泛使用的异丙苯法生产的，这种方法具有成本效益，但不可持续。该工艺于1942年开发，包括将两种不可再生资源转化为丙酮和苯酚（另一种有助于制造包括塑料在内的多种材料的化学物质）。

广岛大学生命综合科学研究生院教授Yutaka Nakashimada说，有更多的环保选择，包括气体发酵，一种将二氧化碳、一氧化碳和氢气转化为化学物质和燃料的生物工艺，但它们往往很麻烦，成本也很高。其中一项主要开支是下游加工，这涉及到从其他材料中分离出所需的化学品。

“我们认为关键是从发酵过程中同时分离出产品，我们的选择是利用一组在高温下生长的细菌来产生挥发性化学物质。”

产丙酮的细菌Moorella thermoacetica食用氢气、二氧化碳和一氧化碳这些气体原料——这些原料可以从可再生资源中获得——生产丙酮。因为它们生长的温度高于丙酮的沸点，所以产生的丙酮是一种气体，可以蒸发，并在细菌制造时被蒸馏。它将传统的系统简化为一个同时进行的过程。

广岛大学生命综合科学研究生院特聘助理教授、论文的第一作者Junya Kato说：“我们对工程菌的开发可以为开发一种整合的工艺铺平道路，这种工艺通过大规模气体发酵后的冷凝来实现简单而经济的回收，适合工业化生产。”

为了开发这种高产菌株，研究人员通过改良代谢过程对细菌进行基因改造。

Kato说：“据我们所知，这是第一个为丙酮气体发酵提供在高温下生长的细菌菌株的研究。虽然需要进一步研究以提高实现工业应用的生产力，但是气体发酵过程可以比以前更简单和更具成本效益。”

研究人员计划扩大他们的工作规模，研究他们的细菌在工业条件下的生产力。

“我们可能需要对该菌株的新陈代谢进行进一步的基因改造，”Nakashimada说。“我们的最终目标是‘气制气’工艺的气体发酵产业化，这一工艺更简单，成本更低。”

原文检索：Junya Kato, Kaisei Takemura, Setsu Kato, Tatsuya Fujii, Keisuke Wada, Yuki Iwasaki, Yoshiteru Aoi, Akinori Matsushika, Katsuji Murakami, Yutaka Nakashimada. Metabolic engineering of Moorella thermoacetica for thermophilic bioconversion of gaseous substrates to a volatile chemical. AMB Express, 2021; 11 (1) DOI: 10.1186/s13568-021-01220-w