从葡萄糖或甘油出发，通过化学生物学方法合成苯、甲苯、乙苯和二甲苯

本研究开发可持续生产BTEX（苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯）的化学生物学平台，通过四株代谢工程大肠杆菌异源发酵生产氧代前体物，在异丙基肉豆蔻酸（IPM）溶剂中实现原位萃取与化学去氧化联用，简化工艺并降低能耗污染。

　　

重要性

本研究提出了一个模块化的化学生物学平台，用于从可再生碳源可持续生产苯、甲苯、乙苯和对二甲苯（BTEX）等芳香烃类物质，这些物质是燃料和工业化学品的关键成分。四种经过基因工程改造的大肠杆菌菌株能够生物合成BTEX的不同含氧前体，这些前体通过IPM（一种生物相容性溶剂，同时也作为后续化学脱氧反应的反应介质）在原位提取。这种基于溶剂连续流程的方法消除了中间产物纯化、溶剂更换或蒸馏的需要，从而降低了能源消耗和溶剂浪费。研究人员开发了温和且选择性的化学转化条件，使得这些反应能够在IPM中进行，克服了IPM与经典还原系统之间的不兼容性问题。该研究展示了完全在统一有机相内进行的串联微生物发酵和化学转化过程。

摘要

苯、甲苯、乙苯和对二甲苯（BTEX）是广泛应用于燃料、聚合物和工业化学品中的关键芳香烃类，但其生产仍严重依赖化石资源，这引发了环境和公共健康方面的担忧。为了促进从可再生原料中从头合成BTEX，我们开发了一个将微生物生物合成与化学脱氧相结合的化学生物学平台。我们构建了四种代谢工程改造的大肠杆菌菌株，使其能够从葡萄糖或甘油中生产BTEX的四种含氧前体之一：酚、苄醇、2-苯乙醇或2,5-二甲苯酚。通过使用异丙基肉豆蔻酸酯（IPM）作为有机溶剂对各个工程菌株进行原位两相提取发酵后，含有含氧前体的有机相与水相分离，并对其进行不同的化学脱氧反应，将前体转化为相应的BTEX化合物。这种基于兼容有机溶剂的模块化方法简化了生物转化和连续化学衍生过程，为可持续生产BTEX提供了一条实用且可行的途径。该平台具有扩展性，为在混合生物处理过程中整合生物合成与化学脱氧提供了通用框架。