近日，生物与制药工程学院姜岷教授课题组通过微生物共培养体系建立了将木质纤维素高效转化为琥珀酸的生物加工过程，相关研究成果以“Consolidated Bioprocessing of Hemicellulose-Enriched Lignocellulose to Succinic Acid through a Microbial Cocultivation System”为题发表于美国化学会出版的Top期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(IF=6.97)，并被选为当期封面（Cover Article）。论文第一作者为我院博士研究生陆家声，通讯作者为姜岷教授和信丰学副教授。

CBP（Consolidated bioprocessing，统合生物加工过程）被认为是一种能将木质纤维素转化为高附加值化学品的有效策略。微生物共培养体系可以通过劳动分工，同步完成纤维素酶/半纤维素酶分泌、纤维素/半纤维素水解和有用化学品合成等步骤，从而解决单菌代谢负荷重等问题。在CBP混菌体系中，还原糖的水解速率是限制木质纤维素生物转化的一个限速步骤。在本研究中，姜岷教授团队设计了一种概念验证的偏利共生的CBP双菌共培养体系，可实现直接利用木质纤维素合成琥珀酸。该共培养体系由高效分泌半纤维素酶的嗜热厌氧杆菌M5和合成琥珀酸的琥珀酸放线杆菌130Z组成。嗜热厌氧杆菌M5表达高活性半纤维素酶，可连续将木聚糖转化为木糖供产琥珀酸放线杆菌130Z转化利用；同时木糖的有效转化利用可解除水解底物对半纤维素酶的底物抑制作用。进一步对该CBP双菌体系发酵过程优化，可实现直接利用木聚糖生产32.50 g/L琥珀酸，收率达0.39 g/g；此外，该CBP双菌体系可直接降解80 g/L未处理的玉米芯生产12.51 g/L的丁二酸。这种偏利共生的CBP微生物共培养系统可应用于将木质纤维素生物质转化为其它高附加值化学品，为木质纤维素的一体化利用提供一条新的路径。

本研究工作得到了国家重点研发计划（2018YFA0902200，2019YFA0905500）、国家自然科学基金（21978130，21706125）等的资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c01865

作者：生物与制药工程学院；审核：吴杰