Een onderzoeksteam onder leiding van Distinguished Professor Sang-Yup Lee rapporteerde de productie van een microbiële stam die in staat is tot massale productie van barnsteenzuur met de hoogste productie-efficiëntie tot nu toe. Deze strategie om systeemmetabolische engineering te integreren met enzymtechnologie zal nuttig zijn voor de productie van industrieel concurrerende biogebaseerde chemicaliën. Hun strategie werd beschreven in Natuurcommunicatie op 23 april.

De biogebaseerde productie van industriële chemicaliën uit hernieuwbare non-food biomassa is steeds belangrijker geworden als duurzame vervanging voor conventionele op aardolie gebaseerde productieprocessen die afhankelijk zijn van fossiele bronnen. Hier, systeem metabolische techniek, dat het belangrijkste onderdeel is van bioraffinagetechnologie, wordt gebruikt om de complexe metabole routes van micro-organismen effectief te ontwerpen om de efficiënte productie van industriële chemicaliën mogelijk te maken.

barnsteenzuur, een vier-koolstof dicarbonzuur, is een van de meest veelbelovende platformchemicaliën en dient als voorloper voor industrieel belangrijke chemicaliën. Onder micro-organismen die barnsteenzuur produceren, Het is bewezen dat Mannheimia succiniciproducens een van de beste soorten is voor de productie van barnsteenzuur.

Het onderzoeksteam heeft gedurende meer dan 20 jaar een biogebaseerde technologie voor de productie van barnsteenzuur ontwikkeld met behulp van de M. succiniciproducens-stam die is geïsoleerd uit de pens van Koreaanse koeien en is erin geslaagd een stam te ontwikkelen die in staat is om barnsteenzuur te produceren met de hoogste productie-efficiëntie.

Ze voerden systeemmetabolische engineering uit om de barnsteenzuurproductieroute van de M. succiniciproducens-stam te optimaliseren door de kristalstructuur te bepalen van belangrijke enzymen die belangrijk zijn voor de productie van barnsteenzuur en door eiwitengineering uit te voeren om enzymen met betere katalytische prestaties te ontwikkelen.

Als resultaat, 134 g per liter barnsteenzuur werd geproduceerd door de fermentatie van een gemanipuleerde stam met glucose, glycerol, en kooldioxide. Ze waren in staat om 21 g per liter per uur barnsteenzuurproductie te bereiken, dat is een van de belangrijkste factoren die de economische haalbaarheid van het totale productieproces bepalen. Dit is 's werelds beste productie-efficiëntie van barnsteenzuur die tot nu toe is gerapporteerd. Eerdere productiemethoden waren gemiddeld 1~3 g per liter per uur.

Distinguished professor Sang Yup Lee legde uit dat het werk van zijn team aanzienlijk zal bijdragen aan het transformeren van de huidige op petrochemie gebaseerde industrie in een milieuvriendelijke, biogebaseerde industrie.

"Ons onderzoek naar de zeer efficiënte biogebaseerde productie van barnsteenzuur uit hernieuwbare niet-voedingsbronnen en koolstofdioxide heeft een basis gelegd voor het verminderen van onze sterke afhankelijkheid van fossiele hulpbronnen, wat de belangrijkste oorzaak is van de milieucrisis, ' zei professor Lee.