纪念王义翘教授:解脂耶氏酵母替代植物油脂的技术瓶颈及展望

In memory of Prof. Daniel I.C. Wang:Engineering Yarrowia lipolytica for the production of plant-based lipids:technical constraints and perspectives for a sustainable cellular agriculture economy

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摘要构建细胞农业经济是解决资源短缺、降低温室气体排放、延缓全球变暖和实现可持续性经济发展的重要手段之一.微生物细胞工厂具有易于遗传改造、便于工程放大和高效利用可再生资源的优势,成为了现代生物制造的重要组成部分.王义翘教授是现代生化工程技术的开创者和奠基人,本人及同事(乔康健博士、胡鹏博士、周康博士等人)在Stephanopoulos实验室所从事的构建油脂细胞工厂的工作,受益于王先生在MIT所创建的生物工程技术中心.植物油脂具有2000多亿美元的年均市场需求,本文从植物油脂需求激增所造成的负面环境效应出发,分析了目前植物油脂的市场供应现状.产油酵母细胞工厂具有替代植物源油脂的巨大潜能.本文围绕产油酵母的代谢工程遗传改造策略,总结了如何提高碳源转化率、油脂产量、油脂生产速率和菌体生长适用性;进一步归纳了构建高效解脂耶氏酵母细胞工厂的主要技术瓶颈,其中包括产油菌株的高通量筛选和表型鉴定技术、产油酵母的代谢调控机制和发酵动力学模型等.作者进一步探讨了以蔗糖作为原材料,生产植物源功能性油脂的经济可行性和技术可行性.作者预测解脂耶氏酵母具有极大的潜力,可以解决当前高附加值油脂(比如用于巧克力生产的可可脂,潜在市场为500亿美元)的市场需求.开发产油酵母微生物资源,提供健康的功能性油脂,将会解决一系列能源、健康食品和环境资源等问题,促进我们迈向低碳性和可持续性的经济运转模式.