《套用生物利用度探索濁點系統中萃取微生物轉化的機理》是依託上海交通大學，由王志龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：套用生物利用度探索濁點系統中萃取微生物轉化的機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王志龍
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
萃取生物轉化是增加難溶性底物反應速度、解除底物/產物對生物催化劑抑制、排出產物被生物催化劑進一步降解的重要手段。濁點系統中萃取微生物轉化是我們開發的一種新型介質工程方法。在研究了濁點系統中生物相容性的基礎上，本立題將系統地研究濁點系統中有機化合物的生物利用度。生物利用度不但是探索濁點系統中萃取微生物轉化機理的理論基礎，同時研究濁點系統中生物利用度的影響因素也將為濁點系統套用於萃取生物轉化的系統選擇和條件最佳化提供理論指導。具體地，本立題將研究有機化合物在表面活性劑膠束溶液和濁點系統中的增溶規律，採用劑量－回響分析方法測定增溶於表面活性劑膠束和濁點系統凝聚層相的有機化合物的生物利用度。考察濁點系統中影響生物利用度的關鍵因素，進一步指導濁點系統中萃取生物轉化2－苯乙醇的系統選擇和條件最佳化。
結題摘要
表面活性劑膠束能夠增加不溶或微溶有機化合物在水溶液中的溶解度。微生物能否直接利用增溶在膠束結構中的有機化合物一直存在爭議。本立題通過測定表面活性劑膠束溶液中有機化合物對微生物的生物毒性來測定增溶在膠束中有機化合物的生物利用度。實驗結果表明：微生物不能直接利用增溶在膠束結構中的有機化合物。同時批駁支持微生物直接利用增溶在膠束中的有機化合物的兩種主要觀點，闡明了表面活性劑膠束能夠加快水難溶性有機化合物的生物降解或生物轉化的原因在於增溶在膠束中的有機化合物的生物可及性而不是生物利用度。微生物不能直接利用增溶在膠束中的有機化合物（生物利用度為零）是套用表面活性劑膠束溶液或濁點系統進行萃取發酵的理論基礎。膠束增溶解除了底物、產物對微生物（酶）的抑制作用，同時也解除了產物被微生物進一步降解。實驗表明：在酶促糖化木質纖維素生產發酵糖的過程中，木質纖維素的木質素組分增溶在表面活性劑膠束結構中從而解除了木質素對纖維素酶的抑制作用，加快了木質纖維素的水解，同時提高酶促水解木質纖維素的最終發酵糖濃度。增溶在膠束中有機化合物的生物利用度為零不但可以套用於萃取發酵胞外產物，而且我們發現也可以套用於微生物胞內產物的萃取發酵。在表面活性劑膠束溶液的萃取發酵胞內產物的過程中，膠束對胞外發酵產物的增溶作用顯著降低了胞外表面活性劑膠束溶液中水溶液相的產物濃度，從而增加了產物在細胞內外的濃度差，改變了產物在細胞內外的分配。以微生物發酵胞內紅曲色素為例，在表面活性劑膠束溶液中，成功地實現了胞內紅曲色素的萃取發酵，從而解除了產物的抑制與降解，進一步實現了高細胞濃度、高產物濃度和高反應速率的紅曲色素萃取發酵。特別有意思的是在套用表面活性劑膠束溶液萃取發酵胞內紅曲色素的過程中，我們發現膠束的增溶作用不但改變了紅曲色素在細胞內外的分配，而且調控次級代謝產物紅曲色素的組成。在極端pH條件下，常規液態發酵產生胞內紅曲橙色素，而萃取發酵產生紅曲黃色素。這一新發現為利用非基因操作手段調控微生物的次級代謝提供了一種新途徑。在食品等基因工程產品敏感的套用領域具有重要套用價值，希望將來有機會開展相關研究。
