赤蘚糖醇，作為一種低熱量甜味劑，近年來備受關注。它不僅甜度與蔗糖相當，而且熱量極低，不會影響血糖水平，成為健康食品的熱門選擇。然而，傳統的赤蘚糖醇生產方法成本較高，限制了其大規模應用。近日，天津科技大學生物工程學院秦慧民教授團隊利用生物反應器，生物傳感器和 EVOL細胞系統構建了高通量篩選平臺，成功地對解脂耶氏酵母進行工程化改造，實現了從粗甘油高效合成赤蘚糖醇。這項突破性進展在《Bioresource Technology》雜志發表的研究論文，為赤蘚糖醇的工業化生產帶來了新的希望。

一、生物傳感器與高通量篩選平臺

該團隊構建了一種基于生物傳感器引導的適應性進化篩選平臺，成功對解脂耶氏酵母進行工程化改造，實現了從粗甘油高效合成赤蘚糖醇。該平臺的核心是利用赤蘚糖醇生物傳感器，動態監測酵母細胞中的赤蘚糖醇水平，并通過熒光強度進行可視化，從而實現對赤蘚糖醇高產菌株的高通量篩選。

二、關鍵酶的分子改造

為了進一步提高赤蘚糖醇的生產效率，研究人員對赤蘚糖醇合成途徑中的關鍵酶——赤蘚糖醇還原酶（ER）進行了分子改造。他們開發了一種基于酶促轉化赤蘚糖至赤蘚糖醇的快速檢測方法，用于篩選具有改善催化活性的突變體。通過多輪組合突變，獲得了催化活性提高4.1倍的突變株，提高了赤蘚糖醇的合成效率。

三、代謝網絡重構

  除了酶的改造，研究人員還通過基因編輯技術，重構了酵母細胞的代謝網絡，將碳通量重新定向至赤蘚糖醇合成途徑。他們敲除了解脂耶氏酵母中參與赤蘚糖醇分解的基因，過表達了參與粗甘油同化效率和戊糖磷酸途徑的基因，從而獲得了赤蘚糖醇產量提高的工程菌株。

四、生物反應器中的高效生產

  在5升生物反應器中，經過綜合工程改造的菌株G31表現出優異的生產性能。其赤蘚糖醇滴度達到了220.5 g/L，生產率達到1.8 g/L/h，產率達到0.6 g/g粗甘油，比未改造菌株高出7.6倍和7.5倍。這表明，該研究成果為赤蘚糖醇的工業化生產提供了可行的技術方案。

五、赤蘚糖醇的高效生產的研究意義

  天津科技大學秦慧民教授團隊的研究成果，為赤蘚糖醇的高效生產提供了新的思路和方法，它有著重要的理論意義和應用價值：

1.推動生物基產業發展： 該研究為生物基產品的開發提供了新的思路和方法，有助于推動生物基產業的發展，實現資源的可持續利用。

2.解決環境問題： 利用粗甘油生產赤蘚糖醇，可以有效解決甘油生產過程中的副產物處理問題，減少環境污染。

3.促進合成生物學發展： 該研究展示了合成生物學在解決實際工業問題中的重要作用，為合成生物學的發展提供了新的方向。

    研究人員表示將進一步完善菌株性能，擴大應用范圍，并推動赤蘚糖醇的工業化生產。相信隨著技術的不斷發展，赤蘚糖醇將會在更多領域得到應用，為人類的健康和生活帶來更多福祉。

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