使用由造紙工業(yè)生產(chǎn)的材料制成的改性酵母細(xì)胞的木糖醇和纖維素納米纖維的生態(tài)生物生產(chǎn)已由日本研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)有助于發(fā)展更環(huán)保，更可持續(xù)的社會(huì)。研究結(jié)果于3月4日發(fā)表在Green Chemistry上。

該研究由神戶大學(xué)科學(xué)，技術(shù)與創(chuàng)新研究生院和工程生物學(xué)研究中心的助理教授Gregory Guirimand-Tanaka，Tomohisa Hasunuma教授和Akihiko Kondo教授領(lǐng)導(dǎo)。

為了開發(fā)創(chuàng)新工藝以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)，Kondo教授專注于各種生物化合物，如木糖醇，一種高價(jià)值的商品化學(xué)品，廣泛用于食品和制藥行業(yè)(例如，口香糖中的糖替代品)。

Kondo教授的團(tuán)隊(duì)也對(duì)纖維素納米纖維等創(chuàng)新納米材料感興趣，由于納米纖維素的特性(機(jī)械性能，成膜性能，粘度等)，這些納米纖維具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力，并且在食品，衛(wèi)生，吸收劑，醫(yī)療等方面具有重要應(yīng)用。 ，化妝品和醫(yī)藥產(chǎn)品。

全球?qū)δ咎谴己屠w維素納米纖維的需求不斷增長(zhǎng)，其工業(yè)生產(chǎn)的成本和環(huán)境影響仍然很高。

來(lái)自純化的D-木糖和纖維素纖維的木糖醇和纖維素納米纖維的工業(yè)生產(chǎn)分別涉及昂貴且污染的過(guò)程。為了解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的社會(huì)，我們必須利用紙漿(牛皮紙漿)等可再生生物質(zhì)，開發(fā)創(chuàng)新工藝。

使用來(lái)自造紙工業(yè)的牛皮紙漿生物技術(shù)生產(chǎn)木糖醇和纖維素納米纖維可能是一種有利的選擇，因?yàn)檫@種材料豐富，含有合理量(17%)的D-木糖，并且可以轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的商品化合物和納米材料。

為了釋放牛皮紙漿中含有的D-木糖，我們通常需要添加大量商業(yè)酶(CE)，這些酶非常昂貴。因此，我們決定使用能夠自身產(chǎn)生這些酶的微生物如改良酵母，以減少最初所需的CE量。開發(fā)的改良酵母細(xì)胞直接在它們自己的細(xì)胞表面攜帶這些酶，我們將這種策略稱為“細(xì)胞表面展示”技術(shù)。

在這項(xiàng)研究中，木糖醇和纖維素納米纖維是通過(guò)使用表達(dá)三種不同酶(β-D-葡萄糖苷酶(BGL)，木糖苷酶(XYL)和木聚糖酶的面包酵母(Saccharomyces cerevisiaeYPH499菌株)的改良菌株從牛皮紙漿共同生產(chǎn)的。XYN))共同顯示在細(xì)胞表面上。

通過(guò)使用該策略，我們不僅能夠生產(chǎn)木糖醇和纖維素納米纖維，而且還通過(guò)減少最初所需的CE量來(lái)顯著提高纖維素本身的純度和該方法的成本效率。

最后但并非最不重要的是，我們的團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用2升罐式發(fā)酵罐成功地進(jìn)行了大批量的這些實(shí)驗(yàn)，使我們能夠進(jìn)一步擴(kuò)大生物煉油廠從牛皮紙漿生產(chǎn)木糖醇和纖維素納米纖維的工業(yè)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)尋找通過(guò)酵母細(xì)胞的基因工程來(lái)增加木糖醇和纖維素納米纖維的可持續(xù)生物生產(chǎn)的方法。