Ферментация янтарной кислоты - Succinic acid fermentation
Микробиологическое производство янтарной кислоты может осуществляться с помощью диких бактерий, таких как Actinobacillus succinogenes , Mannheimia succiniciproducens и Anaerobiospirillum succiniciproducens, или генетически модифицированных Escherichia coli , Corynebacterium glutamicum и Saccharomyces cerevisia . Понимание центрального углеродного метаболизма этих организмов имеет решающее значение для определения максимально достижимого выхода янтарной кислоты на источник углерода, используемый в качестве субстрата.
Метаболические пути
Пренебрегая углеродом, используемым для образования биомассы (который, как известно, составляет небольшую долю от общего количества используемого углерода), можно выполнять базовые биохимические балансы на основе установленных метаболических путей этих организмов. В первую очередь рассматриваются естественные продуценты янтарной кислоты при использовании глюкозы в качестве субстрата. Эти организмы используют экскрецию уксусной кислоты (а иногда и муравьиной кислоты ), чтобы сбалансировать потребность в НАДН для производства янтарной кислоты. Существуют два возможных пути, как показано на рисунке 1 и рисунке 2. Разница между двумя путями заключается в стадии окисления пирувата, где пируватформиатлиаза используется на рисунке 1 и пируватдегидрогеназа используется на рисунке 2. Дополнительный НАДН, генерируемый на рисунке 2, приводит к 66% молярного потока глюкозы превращается в янтарную кислоту по сравнению с 50% на рисунке 1. Общие выходы могут быть выражены на основе массы, где путь, показанный на рисунке 1, дает 0,66 грамма янтарной кислоты на грамм потребленной глюкозы. (г / г). Путь, показанный на Фигуре 2, дает выход 0,87 г / г.
Метаболический путь может быть изменен с помощью генной инженерии, чтобы янтарная кислота была единственным продуктом экскреции. Этого можно достичь, используя окислительную часть цикла трикарбоновых кислот (TCA) в анаэробных условиях, как показано на рисунке 3. В качестве альтернативы можно использовать обход глиоксилата (рисунок 4), чтобы получить тот же результат. Для обоих этих сценариев массовый выход янтарной кислоты составляет 1,12 г / г. Это означает, что теоретический максимальный выход таков, что образуется больше янтарной кислоты, чем потребляется глюкозы из-за фиксации диоксида углерода.
