大阪大學的研究人員和合作伙伴開發了一種使用化學合成的非天然糖作為原材料的創新生物制造技術（圖 1），并發表在 ChemBioChem 期刊上。這是世界上首例以合成糖為原料進行生物制造的案例，這一成就將有助于采購不與食品競爭的可持續原糖，并有望進一步擴大生物制造。
團隊使用谷氨酸棒桿菌，以合成糖溶液為唯一底物，成功發酵生產乳酸。
使用化學合成糖作為底物的乳酸發酵。
該研究小組一直在研究不依賴農業的化學合成糖以及將獲得的糖在生物過程中的應用。化學糖合成具有眾多優勢，例如：（1）合成速率極高（至少比農業過程快數百倍），（2）用水量少（約為農業過程的1/1300），（3）更少使用土地（約占農業過程的 1/600），以及（4）不需要磷和氮等營養物質。
然而，化學合成糖是含有許多自然界中不存在結構的化合物的混合物。因此，在生物過程中使用合成的非天然糖溶液存在挑戰，例如抑制細菌生長的因素。
以化學合成糖為底物的細菌生長曲線。額外的催化處理去除了生長抑制劑并提高了生長速率。(b) 使用合成糖作為底物的有機酸發酵的定量結果。僅當添加合成糖時才觀察到乳酸的產生。
在本研究中，課題組建立了以化學合成糖為底物、以谷氨酸棒桿菌為模式菌的穩定培養方法。他們還鑒定了合成糖溶液中的生長抑制因子，并表明它們可以通過二次催化處理去除。此外，通過在限氧條件下進行發酵，他們成功地使用合成糖溶液作為唯一底物發酵生產乳酸，盡管自然界中不存在合成糖溶液（圖3b）。
這是世界上第一個使用農業獨立合成糖作為底物進行生物生產的案例。乳酸是通過丙酮酸產生的，丙酮酸位于糖酵解代謝途徑的末端。這意味著該方法可以廣泛且普遍地應用于糖酵解生物制造。
這項研究結果表明，化學合成糖可以作為生物制造的新原料。使用可高速率、現場生產的化學合成糖，有望解決生物制造中與食品競爭、區域依賴、大規模利用枯竭資源等原料供應問題。
滬公網安備 31011502005575號
