王晓娜,田开仁,吴昊,寇佳祥,乔建军,,李艳妮*

1(天津大学 化工学院,天津,300072)2(系统生物工程教育部重点实验室,天津,300072) 3(天津大学 浙江研究院(绍兴),浙江 绍兴,312300)

自1780年瑞典化学家舍勒从酸奶中分离得到乳酸以来,乳酸作为一种酸味剂、增味剂和防腐剂,在食品、制药、化妆品和其他化学工业中占据了重要地位。近年来,乳酸作为生产聚乳酸的原料而备受关注。聚乳酸作为一种可生物降解的聚合物,可替代石油基塑料用于包装和医疗领域。此外,光学纯L-乳酸或/和D-乳酸聚合成的聚乳酸具有更好的热稳定性和机械性,有望在未来应用于汽车和电子领域[1]。乳酸的市场需求每年以10%的速度增长,且2022年全球乳酸产能已达到99.5万t。因此,具有高光学纯度和低发酵成本等优势的微生物发酵法生产乳酸受到广泛关注。

为了构建具有高产量、高产率和高生产率的高效乳酸合成微生物细胞工厂,研究人员开发了多种代谢工程策略,包括乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)的表达调控、糖酵解途径优化、副产物途径的阻断、氧化还原平衡调节等。与此同时,通过拓宽微生物细胞工厂中可利用的碳源种类降低乳酸发酵成本,提高菌株工业鲁棒性,为放大发酵奠定了坚实的基础。此外,在基因编辑、多基因同时调控、基因动态调控、高通量筛选等新技术的辅助下,乳酸合成微生物细胞工厂的构建得到了显著加速。在这个过程中,不同菌种在乳酸生产方面具有不同的优势和生产能力。表1为不同菌种高产乳酸的研究现状总结。……