青島能源所在脂肪酸及其衍生物研究中取得系列進展

　　脂肪酸及其衍生物在能源、化工、材料等工業領域具有廣泛的應用前景。近日，中科院青島生物能源與過程研究所生物基化學品團隊咸漠研究員等對生物法制備脂肪酸及其衍生物(脂肪醇、羥基脂肪酸等)作了系列研究，相關成果已發表在Microbial Cell Factories、Bioresource Technology、Applied Microbiology and Biotechnology等期刊上。

　　研究人員針對微生物制備脂肪酸的產率不高、質量不優等關鍵問題，通過代謝工程技術手段開展了脂肪酸優質化定向調控關鍵技術研究。首先在提高脂肪酸的合成能力方面，通過對大腸桿菌脂肪酸合成途徑中關鍵酶基因("tesA， ACCase，ME)的過量表達，脂肪酸合成能力得到增強，同時過量表達大腸桿菌內膜翻轉酶基因(msbA)，提高了大腸桿菌細胞膜的通透性，致使游離脂肪酸得以分泌到胞外;在脂肪酸的組成及含量調控方面，通過過量表達大腸桿菌自身不飽和脂肪酸合成基因fabA和fabB及來自擬南芥的去飽和酶 ssi2/fab2，不飽和脂肪酸含量從49.8%提高到69.7%，不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例由1:1提高到2.3:1。相關成果已發表SCI文章2篇(Appl. Microbiol. Biotechnol, 2010, 87:271-280, Protein Expression and Purification, 2010, 69:209–214)，申請ZL2項(CN101899468A;201010273824.8)。

　　為了進一步提高胞外脂肪酸含量，根據以上研究獲得的信息，通過對發酵條件的優化，包括在培養基中添加有機氮源、選用二次變溫發酵工藝、結合在線萃取工藝等技術，顯著提高了脂肪酸的產率和產物濃度。結果表明：在5升發酵體系中，總脂產量可達10.6 g/L，總產率為6.1%，發酵液中胞外脂肪酸產量達5.1g/L，胞內外脂肪酸比例降低于0.7，遠高于已有報道比例。相關研究成果發表SCI論文1篇(Microbial Cell Factories 2012, 11:41)。

　　羥基脂肪酸是一種重要的化工原料，廣泛應用于化學、生物、食品及綠色聚合物材料等行業。在脂肪酸的前期研究基礎之上，該團隊進行了生物法制備羥基脂肪酸的研究。通過對多個外源基因的組合表達分析，篩選出一株以葡萄糖為底物的羥基脂肪酸生產菌株，該菌株在搖瓶發酵條件下，羥基脂肪酸的產量達到 123.6mg/L。此外，還構建了以外源脂肪酸為底物進行轉化反應的工程菌株，該菌株在以2.5mM月桂酸為底物時，月桂酸的轉化率為96.2%，羥基月桂酸產量為529.0mg/L。相關成果發表在(Bioresource Technology, 2012, 114: 561-566)。該研究為今后利用生物法制備羥基脂肪酸提供了堅實的理論基礎。

　　脂肪醇是合成表面活性劑、洗滌劑、增塑劑及其他多種精細化學用品的基礎化工原料，廣泛應用于紡織、日化、造紙、食品、醫藥、皮革等領域。課題組利用代謝工程技術對生物法制備脂肪醇的進行了相關研究，結果證明：通過優化關鍵酶基因表達模式，可以選擇性定向合成C12/14中碳脂肪醇和C16/18 脂肪醇。研究結果發現：工程菌株Zh072可以通過發酵獲得449.2 mg/L C12/14脂肪醇，其含量占總脂肪醇(598.6 mg/L)的75%;而工程Zh054通過發酵可獲得101.5mg/L C16/18脂肪醇，其含量占總脂肪醇的89.2%。相關成果發表SCI論文1篇(Microbial Cell Factories 2012, 11: 65)，授權ZL1項(ZL號：ZL 200910090469.8)。

　　上述研究為脂肪酸高質化、成本低質化提供了新的科學線索。

　　論文鏈接：

　　1、Applied Microbiology and Biotechnology, 2010,87:271–280

　　2、Protein Expression and Purification, 2010,69: 209–214

　　3、Microbial Cell Factories 2012, 11:41

　　4、Bioresource Technology ,2012,114: 561-566

　　5、Microbial Cell Factories 2012, 11:65