综述：产乙酸菌混合营养用于化学品碳中性与碳负性生产

（编辑推荐）本综述系统探讨了厌氧非光合混合营养（ANP mixotrophy）在化学品碳中性/负性生产中的潜力，重点解析了非氧化糖酵解（NOG）途径、混合碳管理策略及电子供给（如H2/CO）等关键挑战，为可持续生物制造提供了创新视角。

　　

引言

全球化学制造面临的核心挑战在于如何利用可再生底物（如生物质糖）实现碳中性生产，甚至通过外源CO₂固定达成碳负性发酵。糖代谢中丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A（acetyl-CoA）是主要CO₂释放节点，而产物还原度高于底物时需额外电子供给（如H₂或电力）。这一目标亟需微生物平台与工程策略的协同突破。

非氧化糖酵解及其杂交途径：通过碳流重排绕过丙酮酸脱羧

传统糖酵解途径因丙酮酸脱羧导致碳损失，而非氧化糖酵解（NOG）通过磷酸酮醇酶（PKT）将果糖-6-磷酸直接转化为乙酰磷酸，规避CO₂释放。该技术已成功应用于L-谷氨酰胺等工业菌株改造，但天然PKT活性不足仍是瓶颈。

混合营养碳管理：利用CO₂固定途径实现碳中性糖发酵

混合营养系统结合异养（糖类）与自养（CO₂/CO）代谢优势，例如产乙酸菌通过伍德-伦达尔途径（WLP）将CO₂还原为乙酰辅酶A。当CO作为底物时，其氧化产生的CO₂可被循环利用，但需精确控制气体组分（如CO占比≥33%）以维持碳平衡。

当前挑战

1. 电子供给困境：还原性产物（如丁醇）合成需大量电子，H₂或CO作为电子供体面临传质限制；
2. 遗传工具滞后：产乙酸菌（如Clostridium spp.）的CRISPR编辑工具虽已开发，但效率远低于大肠杆菌等模式菌；
3. 碳分解代谢抑制（CCR）争议：混合底物中糖类可能抑制CO₂固定基因表达，但实验证据仍矛盾；
4. 气体传质瓶颈：高密度发酵中CO₂/CO溶解度低，需新型生物反应器设计。

未来方向

建议优先开发电子穿梭体（如甲酸）替代直接气体供给，并构建跨物种电子传递网络。同时，需解析产乙酸菌全局调控网络，以规避CCR对混合营养的潜在抑制。

（注：全文严格基于原文缩编，未添加非原文结论）