化能驱动的产乙酸菌转化利用CO_(2)研究进展

利用微生物发酵一碳气体生产燃料和高值化学品,是实现碳资源回收利用和绿色生物制造的重要途径之一。产乙酸菌可利用CO或H_(2)为能量来源,通过伍德-永达尔(Wood-Ljungdahl)途径固定CO_(2),维持自身代谢,并生产乙酸、乙醇等高附加值产品。相较于化学催化而言,该生物催化过程对原料气体比例要求不高、反应条件温和、产物选择性高。在气体发酵中,CO和H_(2)均可作为菌株生长和代谢的能量来源,二者具有不同的能量代谢模式。同时,不同的产乙酸菌代谢产物也不相同。发酵过程中气体溶解度低限制了能量供给,导致微生物生长速率慢、原料利用率低以及目标产物产量低等问题。提高气体利用效率和扩大产乙酸菌的产物谱,是面向产业化应用的必然要求。本文简述了产乙酸菌的伍德-永达尔途径、产乙酸途径和产乙醇途径等天然代谢途径,从分子改造的角度总结了产乙酸菌利用一碳气体发酵生产高附加值产品如乙醇、2,3-丁二醇、丙酮、异丙醇等的相关研究进展,并从提高能量供给和产物选择性的角度进行了总结。最后,本文以能量代谢为切入点对产乙酸菌转化一碳气体进行了展望,以期为未来的生物制造提供参考。