近日，山东大学微生物技术国家重点实验室祁庆生团队在Bioresource Technology在线发表了题为“Sustainable succinic acid production from lignocellulosic hydrolysates by engineered strains of Yarrowia lipolytica at low pH”的研究论文。山东大学微生物技术国家重点实验室博士研究生钟驭涛、硕士研究生谷金红为共同第一作者，山东大学祁庆生教授、卢雪梅教授、崔志勇副研究员为论文通讯作者，山东大学为第一完成单位和通讯作者单位。

丁二酸作为一种高价值的C4平台化合物，在化工、医药和可降解塑料等多个领域具有广泛的应用。然而，传统生产方法依赖于不可再生的石油资源，存在成本高和环境污染等问题。因此，开发一种高效的可再生生物质资源转化为丁二酸的平台尤为重要。木质纤维素生物质，作为一种来自农业残留物、林业废弃物和专用能源作物的可再生和丰富原料，因其复杂的结构而难以直接利用，但经过水解过程可以转化为微生物可发酵的糖类，同时也会产生一些抑制物，例如糠醛、乙酸、甲酸等，这些物质会显著抑制工程菌株的生理代谢活动和丁二酸合成。

针对该问题，本研究成功开发了一种在低pH条件下，利用工程化解脂耶氏酵母菌株，将高毒性木质纤维素水解液高效转化为生物基丁二酸的可持续生产方法（图1）。研究团队通过过表达谷胱甘肽合成酶基因YlGsh2，显著提高了解脂耶氏酵母菌株对这些抑制物的耐受性。通过这种改造，工程菌株在摇瓶和5升规模的生物反应器中实现了较高浓度的丁二酸生产，达到了45.34 g/L的产量和0.71 g/g混糖的转化率。最终发酵液的pH值降至3.28，为后续的下游分离和纯化过程提供了便利，同时这在非粮生物质丁二酸的微生物发酵中是首次报道。该研究也为木质纤维素生物质资源的高值转化提供了重要的参考。

图1 解脂耶氏酵母工程菌株在低pH条件下从木质纤维素水解液中可持续生产丁二酸。

祁庆生教授团队长期从事可降解塑料单体丁二酸的绿色生物制造方面的研究工作，相关成果已先后在Nature Communications, Metabolic Engineering, Bioresource Technology, Biotechnology for Biofuels等权威期刊上发表。该研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2100500），国家自然科学基金（22208192），山东省重大科技创新项目（2022CXGC020712-4）的资助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852424008708