乙酸乙酯和氢气是工业上两种重要的化合物,用非石化方式生产是一种优选。这两种化合物都是挥发性的,可由大肠杆菌合成。氢气的产率相对较低,因副产物的产生使得单独生产氢气不可行。乙酸乙酯的生产需要等摩尔量的乙醇和乙酰辅酶 A,这可以实现氧化还原中性发酵。在大肠杆菌中已经实现乙酸乙酯的高产,但会积累甲酸,如果将甲酸转化为氢气,即解决了甲酸的积累,又能获得氢气,一举两得。

为此,来自荷兰瓦格宁根大学Anna C. BohnenkampRuud A. Weusthuis以共同通讯作者身份在Biotechnology for Biofuels发表题为Co-production of hydrogen and ethyl acetate in Escherichia coli”的研究论文。作者在前期工作(工程改造大肠杆菌厌氧条件下高效转化葡萄糖产生42.8 mM3.8 g/L)乙酸乙酯,摩尔转化率72%)的基础上,重点解决乙酸乙酯副产物甲酸转氢气的效率问题。因大肠杆菌产氢气受到复杂的系统调控,涉及的基因有15个,作者这里采用的策略包括1)敲除消耗氢气的途径HyaAB HybBC2)敲除甲酸氢裂解酶阻遏因子HycA3)过表达甲酸氢裂解酶转录激活因子FhlA等。工程菌(BW25113 Δldh Δack ΔhycA ΔhyaAB ΔhybBC pET26b: T7/LacI-trEat1 Wan N-13)在厌氧发酵罐中结合气体原位收集技术,从葡萄糖合成联产70%以上的乙酸乙酯和氢气,摩尔转化率分别达到0.71乙酸乙酯/葡萄糖和1.47/葡萄糖。这使得工程大肠杆菌可以与乙酸乙酯的天然生产者如马克斯克鲁维酵母竞争。

作者的研究表明厌氧乙酸乙酯的生产可以与高效的氢气联产相结合,从而提高系统的整体发酵性能。

 

朱丽 摘译


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