工程化卵形丝孢酵母利用生物质木糖生物合成D-苏糖醇的代谢途径优化与动力学研究

来自未知机构的研究人员针对木质纤维素原料中第二丰富的木糖利用率低、稀有糖D-苏糖醇无法直接发酵生产的问题，通过引入Ochrobactrum sp.的核酮糖-5-磷酸异构酶B(Ru5P)和Scheffersomyces stipitis的木糖醇脱氢酶(XDH)，改造卵形丝孢酵母(Trichosporonoides oedocephalis)代谢通路。经培养基优化使D-苏糖醇产量提升至5.18 g/L，并首次揭示其发酵动力学符合Luedeking-Piret部分生长关联模型，为生物质高值化利用提供新策略。

　　

木质纤维素原料中的木糖(xylose)作为主要戊糖，其高效转化一直是代谢工程(metabolic engineering)的研究热点。卵形丝孢酵母(Trichosporonoides oedocephalis)ATCC 16958经改造后虽能生产木糖醇(xylitol)和赤藓糖醇(erythritol)，但对稀有四碳糖D-苏糖醇(D-threitol)却束手无策。研究人员巧妙引入Ochrobactrum sp.的核酮糖-5-磷酸异构酶B(ribulose-5-phosphate isomerase B)和树干毕赤酵母(Scheffersomyces stipitis)CBS 6054的木糖醇脱氢酶(xylitol dehydrogenase)，成功打通木糖→D-苏糖醇的转化路径。

通过培养基组分优化，D-苏糖醇产量飙升至5.18 g/L——这个数字背后藏着有趣的发酵动力学秘密：细胞生长遵循逻辑斯谛曲线(logistics curve)，而D-苏糖醇合成与底物消耗则完美契合Luedeking-Piret模型，呈现典型的生长部分关联型特征。这项研究不仅解锁了酵母细胞工厂合成高附加值产物的新技能，更为生物质资源的高效转化提供了令人振奋的代谢路线图。