通过协同共培养的Komagataella phaffii系统直接将农业副产品转化为香兰素

《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》：Direct valorization of agricultural byproducts to vanillin by a synergistic Komagataella phaffii co-culture system

　　

摘要

背景

每年产生的木质纤维素农业副产品对环境造成了巨大的负担。利用这种未被充分利用的生物质来生产高价值、符合食品级标准的产品，是一种有前景的策略，有助于多样化食品原料来源，并推动循环生物经济的发展。

结果

本研究开发了一种新型的 Komagataella phaffii 共培养系统，用于集成木聚糖水解和香兰素生物合成。在上游的木聚糖水解阶段，通过过表达一种新型的多功能木聚糖酶/阿魏酰酯酶，可以直接水解农业副产品中的木聚糖，释放出阿魏酸（FA），从而为下游的香兰素合成阶段提供前体。在下游阶段，通过异源表达阿魏酰-CoA合成酶（FCS）和烯酰-CoA水合酶/醛缩酶（ECH），将阿魏酸转化为香兰素。随后通过对共培养系统中菌种接种比例和碳源组成的优化，香兰素及其衍生物的浓度提高到了2.63 mM，实现了从超细研磨玉米穗（UGCC）中47.90%的摩尔转化率。

结论

本研究建立了一个可扩展的平台，用于从低成本的木质纤维素原料中合成芳香化合物，为农业废弃物的价值化利用提供了战略性的蓝图。