江南大学生物工程学院日前表示，该校研究人员在代谢工程改造解脂耶氏酵母高效合成丙二酸方面取得重要进展。

丙二酸作为一种关键的短链二元羧酸，在食品、制药以及化学工业领域具有广泛的应用价值，是很多香精、香料以及药物的合成前体。

丙二酸的传统生产方式主要是通过酯水解法和酯交换法等化学方法合成，这些方法存在产品得率低、生产成本高、副产物多以及环境污染等问题。在微生物合成丙二酸方面，目前已成功构建了分别以β-丙氨酸、草酰乙酸和丙二酰辅酶A为前体的丙二酸合成途径。但是，由于底盘细胞耐受性差、前体供应不足以及关键酶活性较低等因素限制了丙二酸的高效合成，导致微生物合成丙二酸距离工业化生产仍存在较大差距。

基于此，江南大学生物工程学院研究人员选取了耐酸性能力强、可增强丙二酸前体丙二酰辅酶A代谢通量的解脂耶氏酵母为底盘细胞，通过筛选丙二酸生物合成过程中的关键酶丙二酰辅酶A水解酶，设计构建了基于该酶途径合成丙二酸的工程菌株。研究人员通过在解脂耶氏酵母中构建3种不同的合成途径评估了丙二酸合成能力，验证了一种来自酿酒酵母的丙二酰辅酶A水解酶的合成效率最高。

为进一步提升丙二酸产量，研究人员接下来从解脂耶氏酵母和尖孢镰刀菌中鉴定出两种具有高催化活性的新型丙二酰辅酶A水解酶，其中表达尖孢镰刀菌丙二酰辅酶A水解酶可使丙二酸产量提高至6.3克/升。随后，通过对工程菌株进行代谢改造，确保前体乙酰辅酶A和丙二酰辅酶A有充足的通量用于丙二酸的生产，在摇瓶培养中，丙二酸产量达到13.8克/升。最后，通过优化发酵条件并在5升发酵罐中进行高密度发酵，以甘油为初始碳源，在初始培养基中甘油耗尽后，采用恒速进料策略，发酵156小时后，丙二酸的最高产量达到63.6克/升，产率为0.41克/升/小时。

该研究为工程化解脂耶氏酵母生产丙二酸提供了一种绿色、高效的合成方法，为丙二酸的工业化生产提供了可能。

（杨群）

《中国食品报》（2025年03月03日06版）