脂肪酸及其衍生物在能源、化工、材料等工業(yè)領域具有廣泛的應用前景。近日，中科院青島生物能源與過程研究所生物基化學品團隊咸漠研究員等對生物法制備脂肪酸及其衍生物（脂肪醇、羥基脂肪酸等）作了系列研究，相關成果已發(fā)表在Microbial Cell Factories、Bioresource Technology、Applied Microbiology and Biotechnology等期刊上。
針對微生物制備脂肪酸的產(chǎn)率不高、質(zhì)量不優(yōu)等關鍵問題，通過代謝工程技術手段開展了脂肪酸優(yōu)質(zhì)化定向調(diào)控關鍵技術研究。首先在提高脂肪酸的合成能力方面，通過對大腸桿菌脂肪酸合成途徑中關鍵酶基因（'tesA， ACCase，ME）的過量表達，脂肪酸合成能力得到增強，同時過量表達大腸桿菌內(nèi)膜翻轉(zhuǎn)酶基因（msbA），提高了大腸桿菌細胞膜的通透性，致使游離脂肪酸得以分泌到胞外；在脂肪酸的組成及含量調(diào)控方面，通過過量表達大腸桿菌自身不飽和脂肪酸合成基因fabA 和 fabB 及來自擬南芥的去飽和酶ssi2/fab2，不飽和脂肪酸含量從49.8%提高到69.7%，不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比例由1:1提高到2.3:1。相關成果已發(fā)表SCI文章2篇（Appl. Microbiol. Biotechnol, 2010,87:271-280, Protein Expression and Purification,2010,69:209–214.），申請專利2項（CN101899468A; 201010273824.8）。
為了進一步提高胞外脂肪酸含量，根據(jù)以上研究獲得的信息，通過對發(fā)酵條件的優(yōu)化，包括在培養(yǎng)基中添加有機氮源、選用二次變溫發(fā)酵工藝、結(jié)合在線萃取工藝等技術，顯著提高了脂肪酸的產(chǎn)率和產(chǎn)物濃度。結(jié)果表明：在5升發(fā)酵體系中，總脂產(chǎn)量可達10.6 g/L，總產(chǎn)率為6.1%，發(fā)酵液中胞外脂肪酸產(chǎn)量達5.1g/L，胞內(nèi)外脂肪酸比例降低于0.7，遠高于已有報道比例。相關研究成果發(fā)表SCI論文1篇（Microbial Cell Factories 2012, 11:41）。
羥基脂肪酸是一種重要的化工原料，廣泛應用于化學、生物、食品及綠色聚合物材料等行業(yè)。在脂肪酸的前期研究基礎之上，該團隊進行了生物法制備羥基脂肪酸的研究。通過對多個外源基因的組合表達分析，篩選出一株以葡萄糖為底物的羥基脂肪酸生產(chǎn)菌株，該菌株在搖瓶發(fā)酵條件下，羥基脂肪酸的產(chǎn)量達到123.6mg/L。此外，還構建了以外源脂肪酸為底物進行轉(zhuǎn)化反應的工程菌株，該菌株在以2.5mM月桂酸為底物時，月桂酸的轉(zhuǎn)化率為96.2%，羥基月桂酸產(chǎn)量為529.0mg/L。相關成果發(fā)表在（Bioresource Technology , 2012, 114: 561-566）。該研究為今后利用生物法制備羥基脂肪酸提供堅實理論基礎。
脂肪醇是合成表面活性劑、洗滌劑、增塑劑及其他多種精細化學用品的基礎化工原料，廣泛應用于紡織、日化、造紙、食品、醫(yī)藥、皮革等領域。課題組利用代謝工程技術對生物法制備脂肪醇的進行了相關研究，結(jié)果證明：通過優(yōu)化關鍵酶基因表達模式，可以選擇性定向合成C12/14中碳脂肪醇和C16/18脂肪醇。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：工程菌株Zh072可以通過發(fā)酵獲得449.2 mg/L C12/14脂肪醇，其含量占總脂肪醇（598.6 mg/L）的75%；而工程Zh054通過發(fā)酵可獲得101.5mg/L C16/18脂肪醇，其含量占總脂肪醇的89.2%。相關成果發(fā)表SCI論文1篇（Microbial Cell Factories 2012, 11: 65），授權專利1項（專利號：ZL 200910090469.8）。
上述研究為脂肪酸高質(zhì)化、成本低質(zhì)化提供了新的科學探索。
原文鏈接：1、Applied Microbiology and Biotechnology, 2010,87:271–280.
http://www.springerlink.com/content/w04827p826673103/
2、Protein Expression and Purification, 2010,69: 209–214
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1046592809002101
3、Microbial Cell Factories 2012, 11:41
http://www.microbialcellfactories.com/content/11/1/41
4、Bioresource Technology ,2012,114: 561-566
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852412003707
5、Microbial Cell Factories 2012, 11:65
