微生物生产有机酸的市场研发ppt课件

1、微生物消费有机酸的市场研发微生物消费有机酸的市场研发jjcuiTrends in Biotechnology Vol.26 No.2简介v经过微生物发酵来获得有机酸是一种有效地从可再生碳源中获得根本化合物的方法，虽然对一些重要的有机化合物的生物合成途径尚不清楚，但是这并不会影响在大尺度上对微生物发酵消费有机酸的能够性。v本文总结了近年来以柠檬酸已胜利市场化、乳酸市场逐渐成熟和琥珀酸潜力宏大，但尚未构成市场为代表的有机酸的开展历程，以及其不同的开展阶段。关键词vBio-refinery 生物炼制v 主要是利用农业废弃物、植物淀粉和木质纤维素为原料，消费各种化学品，染料和生物基资料vBio-die

2、sel 生物柴油v 以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮渣滓为原料油经过酯交换工艺制成的可替代化石柴油的可再生性染料。v 化学法、生物酶法、工程微藻法 柠檬酸 从意大利柠檬到丝状真菌v丝状真菌黑曲霉菌是最早的高通量、低耗费地消费柠檬酸的微生物，近年来的年产量接近160万吨。v不同于如今的挑选具有特性的微生物来消费目的产物，最初的消费方法却是榨取意大利柠檬的柠檬汁来用作原料消费柠檬酸。v而这一方法不断沿用到发现黑曲霉菌为止。v一些至关重要的以阅历为主的参数导致了用黑曲霉菌有效消费柠檬酸，这些阅历包括了高底物浓度、低浓度的含氮量、高度的溶氧量和低的pH值。虽然这些参数

3、的生理生化成效到如今都属未知，但在当时确实非常有效的开展了柠檬酸产业。v除了曾经开展非常成熟的黑曲霉菌，另外还有用基因变异的酵母Yarrowia Lipolytica制造柠檬酸。vYarrowia Lipolytica 是将一个对异柠檬酸裂解酶活性编码的基因序列稳定地多重整合在酵母基因组中，其优点在于使不希望生成的副产物异柠檬酸明显减少。乳酸v虽然人们对乳酸的运用可以追溯到上上个世纪，但是大规模、商业化的用微生物发酵消费乳酸的历史却并不很久。v由于消费可降解的塑料，导致了对纯的乳酸消费的兴趣。v2019年所消费的15万吨乳酸中的90%，都是由微生物发酵消费的来的。v发酵用的乳酸菌具有复杂的营养

4、需求和不同的糖发酵途径。v不仅是乳酸菌，还有丝状真菌米根霉也具有发酵积累乳酸的才干，能利用淀粉和木糖发酵产乳酸。琥珀酸v目前来说，琥珀酸所占的市场份额比较小，仅有1.6万吨的年产。假设琥珀酸的价钱可以更有竞争力，那么可以替代石油衍生物马来酸酐，就可以拿到21.3万吨/年的市场份额。v由于琥珀酸是许多化合物的前体物，市场份额能够到达远远超越21.3万吨的占有量。v假设琥珀酸成为石油化学的替代品，将会有更广泛的用途。另外， 值得留意的是，在琥珀酸的生成过程中能耗费CO2。微生物发酵消费琥珀酸v方案一：经过大肠杆菌进展混合酸的发酵。方案一：经过大肠杆菌进展混合酸的发酵。v方案二：从反刍动物的瘤胃中分

5、别有产琥珀酸才干方案二：从反刍动物的瘤胃中分别有产琥珀酸才干的厌氧微生物。但这种方法比较昂贵，营养条件比的厌氧微生物。但这种方法比较昂贵，营养条件比较复杂。较复杂。v方案三：将从反刍动物瘤胃中分别出的方案三：将从反刍动物瘤胃中分别出的Mannheimia succiniciproducens的产琥珀酸的相的产琥珀酸的相关基因引入到大肠杆菌中，将厌氧转为好氧，以发关基因引入到大肠杆菌中，将厌氧转为好氧，以发酵消费琥珀酸，但是这种方法消费的琥珀酸产量却酵消费琥珀酸，但是这种方法消费的琥珀酸产量却比较低。比较低。v方案四：丝状真菌，如简青霉方案四：丝状真菌，如简青霉 Penicillium simp

6、licissimum 具有积累琥珀酸的才干。虽然具有积累琥珀酸的才干。虽然简青霉的产量较细菌宿主要少，但真菌的培育要更简青霉的产量较细菌宿主要少，但真菌的培育要更为简单可行。为简单可行。琥珀酸作为各种化学物的前体1,4-二氨基丁烷二盐酸盐四氢呋喃2-吡咯烷酮 r-丁内酯N-甲基吡咯烷酮 二甲基琥珀酰琥珀腈1.4-丁二醇有机酸市场的开发到成熟v柠檬酸和乳酸的消费主要取决于天然微生物发酵。因此，选择适宜的菌株和优化反响条件是开展这一市场的最正确途径。v琥珀酸的市场尚未开展成熟，最有能够的突破是在运用生理生化方法改良催化酶系统方面。v现阶段，研讨主要聚焦于代谢工程的改良方面，由于在其他如生物加工和菌

7、株改良方面都鲜有突破。v在下一阶段，研讨的主要方向在于运用细胞生理代谢操作经过如优化底物继而纯化产物方面。最终的目的都是要经过代谢工程的手段得到更多的有机酸。v高浓度的柠檬酸有剧烈抑制糖酵解的作用，但是在培育基中参与一定比例的铵能缓解这种抑制造用。v经过转录后修饰，将pfk修饰成对高浓度柠檬酸不敏感且具有高催化效率的酶，以到达积累柠檬酸的作用。以柠檬酸为例以柠檬酸为例v在乳酸菌发酵消费乳酸的产业中，有三个问题添加了纯化过程中的费用。vpH值：在整个发酵过程中，要求培育基一直处于pH5-7的范围内。这是由菌的生长特性可以所决议的。v培育基的配方中如酵母提取物，导致培育液中的成分复杂，不利于提纯。v其他附产物如琥珀酸也伴随产生，既耗费了培育基的营养有添加了提纯的难度。总