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科技成果

Achivements

微生物合成法尼烯技術(shù)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2021-12-17

所屬領(lǐng)域:微生物 法尼烯

技術(shù)成熟度(TRL):小試(TRL=6-7)

? 簡(jiǎn) 介

法尼烯(Farnesene, C15H24)是一種無(wú)環(huán)倍半萜烯,在能源化工、醫藥和保健品等領(lǐng)域有重要的應用前景。在能源化工方面,法尼烯衍生物的能量密度遠高于3號航空煤油,可作為燃油助劑顯著(zhù)提高其性能,有效延長(cháng)航程、增加載彈量,具有重要的軍事意義和戰略意義。在醫藥生產(chǎn)中,法尼烯可以作為生產(chǎn)維生素E側鏈(異植物醇)的中間體,可實(shí)現維生素E(VE)生產(chǎn)工藝的創(chuàng )新性變革(側鏈異植物醇合成由11步縮短至3步)。此外,β-法尼烯是主要的蚜蟲(chóng)報警外激素,可以用于新型農藥的創(chuàng )制。法尼烯的化學(xué)合成方法受原料來(lái)源、產(chǎn)品得率、污染排放等因素制約已被生物合成全面取代。目前該產(chǎn)品被美國合成生物學(xué)先驅J.D. Keasling主導的Amyris公司壟斷,其以釀酒酵母為宿主連續式發(fā)酵產(chǎn)率達到8.67g/L/d,但發(fā)酵周期長(cháng)達360小時(shí),且對我國實(shí)行技術(shù)封鎖。而我國在法尼烯生物合成領(lǐng)域尚屬空白,產(chǎn)品完全依賴(lài)進(jìn)口,嚴重制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,亟待突破。

? 性能指標

本項目?jì)?yōu)選大腸桿菌為宿主合成法尼烯,發(fā)酵產(chǎn)率達到了7.68 g/L/d,產(chǎn)量達到35g/L。

? 項目階段與進(jìn)展

本項目針對限速酶效率低、代謝紊亂、代謝流不平衡、代謝產(chǎn)物對宿主細胞毒性大等關(guān)鍵技術(shù)難題,從合成生物學(xué)改造與關(guān)鍵工藝優(yōu)化兩方面入手展開(kāi)研究:(1)篩選不同來(lái)源的法尼烯合成酶、異戊烯焦磷酸(IPP)合成酶及法尼烯焦磷酸(FPP)合成酶,優(yōu)化合成途徑的關(guān)鍵元件,提高合成效率。(2)高通量篩選和半理性設計定向進(jìn)化限速酶3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶、甲羥戊酸激酶、異戊烯焦磷酸異構酶;核糖體結合位點(diǎn)及不同強度的啟動(dòng)子精確調節基因表達強度,進(jìn)行代謝網(wǎng)絡(luò )調控,調節法尼烯合成途徑的代謝流平衡。(4)優(yōu)化發(fā)酵條件,研究法尼烯分離過(guò)程規律開(kāi)發(fā)發(fā)酵分離耦合法合成法尼烯及分離的關(guān)鍵技術(shù)。并通過(guò)RBS 精準調控代謝途徑等合成生物學(xué)代謝調控方法改造并獲得法尼烯高產(chǎn)菌株,產(chǎn)量達到35 g/L。

? 知識產(chǎn)權情況

本研究組擁有知識產(chǎn)權,申請專(zhuān)利ZL 202010366859X; 2020103681170。

? 應用前景

本項目實(shí)施后可實(shí)現微生物發(fā)酵合成法尼烯的國產(chǎn)化自主生產(chǎn),有效打破目前國外廠(chǎng)商的技術(shù)壟斷和獨家供貨的局面,保障國內相關(guān)行業(yè)的供應鏈安全;帶動(dòng)下游維生素E生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展,降低成本,提高競爭力,并可為其他企業(yè)帶來(lái)發(fā)展機遇,提高我省在相關(guān)領(lǐng)域的競爭力;以本項目為帶動(dòng),引領(lǐng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級革新,增加企業(yè)利潤,促進(jìn)地方經(jīng)濟發(fā)展。

? 合作方式

共同開(kāi)發(fā) 技術(shù)許可/轉讓 作價(jià)入股等


聯(lián)系方式:中科院青島生物能源與過(guò)程所 聯(lián)系人:周生龍
電話(huà):024-23983089 郵箱:zyyuan@mail.syb.ac.cn

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