用纸浆制造木糖醇和纤维素纳米纤维

使用由造纸工业生产的材料制成的改性酵母细胞的木糖醇和纤维素纳米纤维的生态生物生产已由日本研究团队实现。这一发现有助于发展更环保,更可持续的社会。研究结果于3月4日发表在Green Chemistry上。

该研究由神户大学科学,技术与创新研究生院和工程生物学研究中心的助理教授Gregory Guirimand-Tanaka,Tomohisa Hasunuma教授和Akihiko Kondo教授领导。

为了开发创新工艺以实现可持续发展的社会,Kondo教授专注于各种生物化合物,如木糖醇,一种高价值的商品化学品,广泛用于食品和制药行业(例如,口香糖中的糖替代品)。

Kondo教授的团队也对纤维素纳米纤维等创新纳米材料感兴趣,由于纳米纤维素的特性(机械性能,成膜性能,粘度等),这些纳米纤维具有巨大的经济潜力,并且在食品,卫生,吸收剂,医疗等方面具有重要应用。 ,化妆品和医药产品。

全球对木糖醇和纤维素纳米纤维的需求不断增长,其工业生产的成本和环境影响仍然很高。

来自纯化的D-木糖和纤维素纤维的木糖醇和纤维素纳米纤维的工业生产分别涉及昂贵且污染的过程。为了解决这些问题,实现可持续发展和环境保护的社会,我们必须利用纸浆(牛皮纸浆)等可再生生物质,开发创新工艺。

使用来自造纸工业的牛皮纸浆生物技术生产木糖醇和纤维素纳米纤维可能是一种有利的选择,因为这种材料丰富,含有合理量(17%)的D-木糖,并且可以转化为高价值的商品化合物和纳米材料。

为了释放牛皮纸浆中含有的D-木糖,我们通常需要添加大量商业酶(CE),这些酶非常昂贵。因此,我们决定使用能够自身产生这些酶的微生物如改良酵母,以减少最初所需的CE量。开发的改良酵母细胞直接在它们自己的细胞表面携带这些酶,我们将这种策略称为“细胞表面展示”技术。

在这项研究中,木糖醇和纤维素纳米纤维是通过使用表达三种不同酶(β-D-葡萄糖苷酶(BGL),木糖苷酶(XYL)和木聚糖酶的面包酵母(Saccharomyces cerevisiaeYPH499菌株)的改良菌株从牛皮纸浆共同生产的。XYN))共同显示在细胞表面上。

通过使用该策略,我们不仅能够生产木糖醇和纤维素纳米纤维,而且还通过减少最初所需的CE量来显着提高纤维素本身的纯度和该方法的成本效率。

最后但并非最不重要的是,我们的团队通过使用2升罐式发酵罐成功地进行了大批量的这些实验,使我们能够进一步扩大生物炼油厂从牛皮纸浆生产木糖醇和纤维素纳米纤维的工业。

基于这些发现,该团队将继续寻找通过酵母细胞的基因工程来增加木糖醇和纤维素纳米纤维的可持续生物生产的方法。

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