一直以來,乳酸大規(guī)模生物合成依賴于葡萄糖、淀粉等糧食碳源。我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及“雙碳”目標(biāo)的提出,對乳酸等大宗化學(xué)品的低成本生產(chǎn)提出了新的要求。木質(zhì)纖維素等非糧碳源兼具減碳、環(huán)保等優(yōu)勢,但其依賴于木質(zhì)纖維素到可發(fā)酵糖的高效轉(zhuǎn)化。
該研究組面向我國建立自主、高效木質(zhì)纖維素糖平臺的迫切需求,前期提出了以產(chǎn)纖維小體高溫梭菌為全細(xì)胞催化劑的整合生物糖化(CBS)全新技術(shù)思路,進(jìn)而建立了高效非糧糖平臺。CBS技術(shù)已被證明可以與微藻、酵母、細(xì)菌發(fā)酵相結(jié)合,并已被應(yīng)用于木質(zhì)纖維素基普魯蘭多糖的生產(chǎn),證明了其實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)高值轉(zhuǎn)化的可行性。
在前期研究的基礎(chǔ)上,研究組進(jìn)一步篩選和分離了一株與CBS條件匹配的高溫乳酸生產(chǎn)細(xì)菌2H-3,以玉米秸稈、小麥秸稈或木糖渣為底物,通過CBS技術(shù)獲得糖化液后,直接接種2H-3細(xì)胞即可實(shí)現(xiàn)乳酸的發(fā)酵生產(chǎn),無須中間滅菌、補(bǔ)充營養(yǎng)物或調(diào)節(jié)發(fā)酵條件,進(jìn)而成功實(shí)現(xiàn)了高光學(xué)純度(99.5%)、高產(chǎn)量(51.36克/升)和高收率(0.74克/克生物量)的木質(zhì)纖維素基乳酸生產(chǎn)。