天津科技大学生物工程学院利用生物反应器合成赤藓糖醇

 赤藓糖醇，作为一种低热量甜味剂，近年来备受关注。它不仅甜度与蔗糖相当，而且热量极低，不会影响血糖水平，成为健康食品的热门选择。然而，传统的赤藓糖醇生产方法成本较高，限制了其大规模应用。近日，天津科技大学生物工程学院秦慧民教授团队利用生物反应器，生物传感器和 EVOL细胞系统构建了高通量筛选平台，成功地对解脂耶氏酵母进行工程化改造，实现了从粗甘油高效合成赤藓糖醇。这项突破性进展在《Bioresource Technology》杂志发表的研究论文，为赤藓糖醇的工业化生产带来了新的希望。

一、生物传感器与高通量筛选平台

该团队构建了一种基于生物传感器引导的适应性进化筛选平台，成功对解脂耶氏酵母进行工程化改造，实现了从粗甘油高效合成赤藓糖醇。该平台的核心是利用赤藓糖醇生物传感器，动态监测酵母细胞中的赤藓糖醇水平，并通过荧光强度进行可视化，从而实现对赤藓糖醇高产菌株的高通量筛选。

二、关键酶的分子改造

为了进一步提高赤藓糖醇的生产效率，研究人员对赤藓糖醇合成途径中的关键酶——赤藓糖醇还原酶（ER）进行了分子改造。他们开发了一种基于酶促转化赤藓糖至赤藓糖醇的快速检测方法，用于筛选具有改善催化活性的突变体。通过多轮组合突变，获得了催化活性提高4.1倍的突变株，提高了赤藓糖醇的合成效率。

三、代谢网络重构

  除了酶的改造，研究人员还通过基因编辑技术，重构了酵母细胞的代谢网络，将碳通量重新定向至赤藓糖醇合成途径。他们敲除了解脂耶氏酵母中参与赤藓糖醇分解的基因，过表达了参与粗甘油同化效率和戊糖磷酸途径的基因，从而获得了赤藓糖醇产量提高的工程菌株。

四、生物反应器中的高效生产

  在5升生物反应器中，经过综合工程改造的菌株G31表现出优异的生产性能。其赤藓糖醇滴度达到了220.5 g/L，生产率达到1.8 g/L/h，产率达到0.6 g/g粗甘油，比未改造菌株高出7.6倍和7.5倍。这表明，该研究成果为赤藓糖醇的工业化生产提供了可行的技术方案。

五、赤藓糖醇的高效生产的研究意义

  天津科技大学秦慧民教授团队的研究成果，为赤藓糖醇的高效生产提供了新的思路和方法，它有着重要的理论意义和应用价值：

1.推动生物基产业发展： 该研究为生物基产品的开发提供了新的思路和方法，有助于推动生物基产业的发展，实现资源的可持续利用。

2.解决环境问题： 利用粗甘油生产赤藓糖醇，可以有效解决甘油生产过程中的副产物处理问题，减少环境污染。

3.促进合成生物学发展： 该研究展示了合成生物学在解决实际工业问题中的重要作用，为合成生物学的发展提供了新的方向。

    研究人员表示将进一步完善菌株性能，扩大应用范围，并推动赤藓糖醇的工业化生产。相信随着技术的不断发展，赤藓糖醇将会在更多领域得到应用，为人类的健康和生活带来更多福祉。

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