木糖醇是天然五碳多元醇,是重要的功能性食品添加剂之一,在医药、化工、食品、涂料、皮革等工业应用广泛。木糖醇也是一种平台化学品,通过生物或化学的方法可以转化为1,2-丙二醇,乙二醇等多种化工产品。目前木糖醇的生产主要是通过木糖化学氢化的催化方法。生物制造生产木糖醇将具有污染少、产品质量高等优点,极具发展前景。但是高效、经济性地实现木糖醇的微生物法生产和制造,仍然有一系列的关键技术需要进一步突破,其中高性能生产菌株的选育改造是实现木糖醇微生物制造的核心。
最近天津工生所王钦宏研究员领导的进化与代谢工程课题组通过适应进化选育到一株能够耐受高温、生产木糖醇的酵母菌-麦芽糖假丝酵母TIB-Y1020 CGMCC No5521,同时利用该酵母菌开发了细胞多轮重复利用转化生产木糖醇的新方法。该酵母菌可实现40°C的木糖醇生产,40°C的高温生物转化比常规的30°C生物转化可以减少使用冷却水达5倍之多。细胞重复利用9次后木糖转化率仍没有下降。利用该酵母菌的生物转化生产木糖醇工艺中,木糖溶液的浓度最高可用至40%,木糖醇的最高产量可接近300 g/L,考虑到转化率,木糖浓度以20%~25%为最佳,木糖醇的产量可达到200 g/L,转化率在0.85g/g以上,生产效率在3.5g/L/h以上。
目前相关研究已经申请中国发明专利(一株生产木糖醇的耐高温酵母菌及其应用,201110462909.5)。项目研究得到了国家973“合成细胞工厂”项目及中国科学院知识创新工程重大项目“纤维素乙醇高温发酵与生物炼制”的资助。