Production of Hexanol as the Main Product Through Syngas Fermentation by Clostridium carboxidivorans P7
- 作者
- Hyun Ju Oh, Ja Kyong Ko, Gyeongtaek Gong, Sun-Mi Lee, Youngsoon Um
- 单位
- Clean Energy Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Seoul, South Korea; Division of Energy and Environment Technology, KIST School, University of Science and Technology (UST), Daejeon, South Korea
- 杂志
- Frontiers in Bioengineering and Biotechnology（2022）
- DOI
- 10.3389/fbioe.2022.850370
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
如何通过优化气体发酵条件，使C. carboxidivorans P7以合成气为底物高效生产己醇，并使其成为主要产物（而非C2-C4代谢物）。
研究策略
考察不同温度（30-37°C）和CO含量（30-70%）对己醇生产的影响；通过CO气体反复补充提供充足碳源和还原力；补充C2化合物（乙醇/乙酸）以促进链延伸和醇合成；分析代谢物分布和产量变化。
核心内容
该研究针对梭菌Clostridium carboxidivorans P7以合成气为底物发酵时主要产C2-C4代谢物、己醇产量低的问题，系统考察了温度和CO含量对己醇生产的影响，并通过气体反复补充和C2化合物添加促进链延伸。结果显示，在30°C下己醇产量为0.09 g/L，而37°C时仅0.02 g/L；将CO含量从30%提高至70%时，己醇产量从0.03 g/L增至0.10 g/L，C6化合物比例从13.2%升至26.7%。在30°C、70% CO气体重复补充条件下，总醇产量达4.32 g/L，其中己醇1.90 g/L，为气体发酵中己醇最高产量，且首次实现己醇作为主要产物。进一步补充2 g/L乙醇后，己醇产量提高至2.34 g/L，己醇生产率在乙醇消耗期达0.18 g/L/day，证明乙醇再同化可有效增强链延伸。该研究通过过程优化和乙醇补充实现了可持续的生物己醇生产，为合成气发酵制备中链醇提供了可行策略。
创新点
首次报道己醇作为合成气发酵的主要产物；实现气体发酵中最高己醇产量（1.90 g/L），并通过乙醇补充进一步提高至2.34 g/L；阐明乙醇再同化对己醇生产的促进作用。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Clostridium carboxidivorans P7 | Wood-Ljungdahl pathway (还原乙酰辅酶A途径) | — | — | 催化 | 合成气固定与乙酰辅酶A合成的核心途径 |
关键发现
- 在30°C下己醇产量为0.09 g/L，而37°C时仅为0.02 g/L
- CO含量从30%提高到70%时，己醇产量从0.03 g/L增至0.10 g/L，C6化合物比例从13.2%增至26.7%。通过70% CO气体重复补充，总醇产量达到4.32 g/L，其中己醇1.90 g/L、乙醇1.20 g/L、丁醇1.20 g/L，为目前气体发酵中己醇最高产量且首次以己醇为主要产物。补充2 g/L乙醇后，己醇产量进一步增至2.34 g/L，己醇生产率在乙醇消耗期达0.18 g/L/day。
研究结论
在30°C、70% CO气体反复补充的条件下，C. carboxidivorans P7能够以己醇为主要产物（1.90 g/L），补充2 g/L乙醇可使己醇产量提升至2.34 g/L，证明通过过程优化与乙醇补充可实现可持续的生物己醇生产。