赤蘚糖醇，作為一種低熱量甜味劑，近年來備受關(guān)注。它不僅甜度與蔗糖相當(dāng)，而且熱量極低，不會影響血糖水平，成為健康食品的熱門選擇。然而，傳統(tǒng)的赤蘚糖醇生產(chǎn)方法成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。近日，天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院秦慧民教授團隊利用生物反應(yīng)器，生物傳感器和 EVOL細胞系統(tǒng)構(gòu)建了高通量篩選平臺，成功地對解脂耶氏酵母進行工程化改造，實現(xiàn)了從粗甘油高效合成赤蘚糖醇。這項突破性進展在《Bioresource Technology》雜志發(fā)表的研究論文，為赤蘚糖醇的工業(yè)化生產(chǎn)帶來了新的希望。
一、生物傳感器與高通量篩選平臺
該團隊構(gòu)建了一種基于生物傳感器引導(dǎo)的適應(yīng)性進化篩選平臺，成功對解脂耶氏酵母進行工程化改造，實現(xiàn)了從粗甘油高效合成赤蘚糖醇。該平臺的核心是利用赤蘚糖醇生物傳感器，動態(tài)監(jiān)測酵母細胞中的赤蘚糖醇水平，并通過熒光強度進行可視化，從而實現(xiàn)對赤蘚糖醇高產(chǎn)菌株的高通量篩選。
二、關(guān)鍵酶的分子改造
為了進一步提高赤蘚糖醇的生產(chǎn)效率，研究人員對赤蘚糖醇合成途徑中的關(guān)鍵酶——赤蘚糖醇還原酶（ER）進行了分子改造。他們開發(fā)了一種基于酶促轉(zhuǎn)化赤蘚糖至赤蘚糖醇的快速檢測方法，用于篩選具有改善催化活性的突變體。通過多輪組合突變，獲得了催化活性提高4.1倍的突變株，提高了赤蘚糖醇的合成效率。
三、代謝網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)
除了酶的改造，研究人員還通過基因編輯技術(shù)，重構(gòu)了酵母細胞的代謝網(wǎng)絡(luò)，將碳通量重新定向至赤蘚糖醇合成途徑。他們敲除了解脂耶氏酵母中參與赤蘚糖醇分解的基因，過表達了參與粗甘油同化效率和戊糖磷酸途徑的基因，從而獲得了赤蘚糖醇產(chǎn)量提高的工程菌株。
四、生物反應(yīng)器中的高效生產(chǎn)
在5升生物反應(yīng)器中，經(jīng)過綜合工程改造的菌株G31表現(xiàn)出優(yōu)異的生產(chǎn)性能。其赤蘚糖醇滴度達到了220.5 g/L，生產(chǎn)率達到1.8 g/L/h，產(chǎn)率達到0.6 g/g粗甘油，比未改造菌株高出7.6倍和7.5倍。這表明，該研究成果為赤蘚糖醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供了可行的技術(shù)方案。
五、赤蘚糖醇的高效生產(chǎn)的研究意義
天津科技大學(xué)秦慧民教授團隊的研究成果，為赤蘚糖醇的高效生產(chǎn)提供了新的思路和方法，它有著重要的理論意義和應(yīng)用價值：
1.推動生物基產(chǎn)業(yè)發(fā)展： 該研究為生物基產(chǎn)品的開發(fā)提供了新的思路和方法，有助于推動生物基產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。
2.解決環(huán)境問題： 利用粗甘油生產(chǎn)赤蘚糖醇，可以有效解決甘油生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物處理問題，減少環(huán)境污染。
3.促進合成生物學(xué)發(fā)展： 該研究展示了合成生物學(xué)在解決實際工業(yè)問題中的重要作用，為合成生物學(xué)的發(fā)展提供了新的方向。
研究人員表示將進一步完善菌株性能，擴大應(yīng)用范圍，并推動赤蘚糖醇的工業(yè)化生產(chǎn)。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，赤蘚糖醇將會在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，為人類的健康和生活帶來更多福祉。
介于國外生物采購成本高昂，售后服務(wù)不便，型號固定、貨期長等因素，我國自主研發(fā)設(shè)備生產(chǎn)的發(fā)酵罐目前已廣泛應(yīng)用于菌種篩選、菌種生產(chǎn)、種子制備等環(huán)節(jié)，一些國內(nèi)發(fā)酵罐專業(yè)生產(chǎn)商甚至可根據(jù)客戶要求的尺寸進行定制化操作 ,比如搏旅除生產(chǎn)固定型號規(guī)格外，還可以根據(jù)客戶要求定制不同級別、規(guī)格的發(fā)酵罐主要用于微生物培養(yǎng)、種子制備、浮細胞培養(yǎng)、貼壁細胞培養(yǎng)、微載體培養(yǎng)等，實現(xiàn)了廠商直供，一罐多用，滿足不同的用戶需求。蘇州阿爾法生物還同時提供免費的安裝服務(wù)、免費技術(shù)支持、免費操作指導(dǎo)等服務(wù)。如需了解更多 實驗室儀器，請進入蘇州阿爾法生物網(wǎng)站進行了解。
