¿Cuál es la fuente del polvo de eritritol?

En los últimos años, celel ritmo acelerado de vida y los cambios en el estilo de vida, people&#Los hábitos alimenticios hanexperimentado grandes cambios. Los problemasde salud que acompañan, tales como la obesidad, la diabetes y lasenfermedades cardiovasculares, han causado serios problemas e inconvenientes en las personas#39;s lives [1]. El consumo excesivo de azúcar en la dieta es un factor importante que contribuye a este fenómeno, y el consumo excesivo de azúcar también puede conducir a un aumenaen la incidencia de enfermedades orales como la caries [2]. El descubrimienay uso de edulcorantes ha ayudado a reducir la adición de azúcar alto en calorías en los alimentos, reduciendo así la ingesta de azúcar. Los edulcorantes seluna clase de compuestos que proporcionan dulzor pero tienen pocas calorías. Se pueden dividir en edulcorantes naturales y edulcorantes sintéticos según sus fuentes [1]. Los primeros edulcorantes sintéticos como la stevia, la abas dulce y la sacarina, aunque muy dulces, se ha encontrado que causan trastornos de la flora intestinal y no son beneficiosos para la salud cuando se consumen con frecuencia [3]. En comparación con los edulcorantes sintéticos, el uso de edulcorantes naturales, como el manitol, eritritol, xilitol y sorbitol, es más aceptable para las personas. Estos alcohoazúcar tienen baja energía metabólica, propiedades hipoglicémicas y seguras [4].

Eritritol, químicamente (2R, 3S) but1,2,3,4-tetrol, es un blanco, inodoro, no higroscópico, ópticamente inactivo, térmicamente estable, y soluble en agua de cuatro carbono alcohol que se encuentra ampliamente en frutas, verduras y alimentos fermentados [5]. El eritritol ha atraído una atención particular debido a sus propiedades, que incluyen ser en gran parte no utilizado por el cuerpo y los microorganismos intestinales, no cambiar las concentraciones de glucosa en la sangre o los niveles de insulina, y no causar diarrea [6]. Desde su primer descubrimiento en 1848, el eritritol ha sido aprobado para uso directo como un ingrediente alimenticio y edulcoren Japón, los Estados Unidos y algunos países europeos en la década de 1990. En China, un anuncio oficial fue hecho en 2008 permitiendo que el eritritol sea usado en los alimentos con moderación según sea necesario [7-8]. En 2019, el volumen del mercado mundial de eritritol era de 70.400 toneladas, y para 2026, se espera que la demanda del mercado de eritritol aumente 1,5 veces [9]. La creciente demanda del mercado por eritritol ha colocado nuevos requerimientos en la producción de eritritol.

El eritritol puede ser sintetizpor métodos químicos y microbide fermentación. Senembargo, la síntesis química tiene desventajas tales como baja eficiencia de producción, alto costo y riesgos operacionales, y por lo tanto no ha sido industrializada [1]. La producción de eritritol por fermentación microbiana resuelve los efectos adversos de la síntesis química. untravés de los años, los investigadores han hecho mucho trabajo en el proceso de producción de la fermentación del eritritol. Los resultados muestran que la composición del medio de fermentación (incluyendo fuente de carbono, fuente de nitrógeno, sales inorgánicas, etc.), las condiciones de fermentación (incluyendo temperatura, pH, oxígeno disuelto, etc.) y los métodos de fermentación (incluyendo fermentación continua, fermentación por lotes y fermentación de alimentación por lotes, etc.) tienen un impacto significativo en el rendimiento y producción de eritritol. El contenido relevante [1,9] ha sido bien descrito recientemente, por lo que no lo voy a repetir aquí.

elProducción de eritritol por fermentación microbianaTiene bajos rendimientos y tasas de conversión en comparación con la producción de fermentación de otros alcohode azúcar. La mutagenesis y la modificación de la vía metabólica de cepas microbiproporciona una nueva dirección para mejorar la producción de eritritol. Basado en esto, el autor resume la última investigación sobre la síntesis por fermentación microbiana de eritritol, incluyendo las principales cepas y rutas metabólicas de eritritol, la síntesis de eritritol a partir de recursos renovables, y la ingeniería metabólica de la cepa. Se discuten las rutas potenciales para aumentar la producción de eritritol, con el fende proveer nuevas ideas de investigación para el futuro mejoramiento y construcción de cepas de eritritol de alto rendimiento.

1 microorganismos principales para la producción de fermentación de eritritol y su cría

1. 1 Bacteria

Las bacterias pueden utilizar la glucosa como sustrpara sintetizar eritritol a través de la acción de la glucosa quinasa, gluco6-fosfato isomerasa, fosfoquetolasa, eritritol-4-fosfato deshidrogenasa y fosfatasa (Fig. 1). 4-fosfato deshidrogenasa (eritritol-4-fosfato deshidrogenasa) y fosfatasa (fosfatasa) para sintetizar eritritol (figura 1) [1,10]. En la actualidad hay pocas bacterias conocidas que puedan sintetizar eritritol directamente, principalmente Lactobacillus y Oenococcus (tabla 1). Tyler et al. [11] encontraron que Lactobacillus florum 2F puede sintetizar 2,04 g/L de eritritol usando glucosa como sustr, mientras que la concentración final de eritritol es menor cuando se utiliza fructosa como sustr. La concentración final fue inferior; Al mismo tiempo, el estudio analizó la producción de eritritol por otras 22 cepas de bacterias, incluyendo Lactobacillus y Oenococcus, y encontró que cepas incluyendo géneros como Leuconostoc, Oenococcus y Weissella fueron capaces de sintetizar de 0,02 a 0,45 g/L de eritritol (tabla 1). Eritritol 4-fosfato fosfatasa y eritritol reductasa en las bacterias a través de ingeniería genética para obtener una cepa dominante SEP024, que puede sintetizar 0. 256 g/L eritritol. En general es baja, y la producción industrialde eritritol no se puede lograr.

1. 2. Los hongos

En comparación con las bacterias, los hongos pueden metabolizar y sintetizar eritritol a través de la ruta de la pentosa fosfato usando glucosa, glicer, fructosa y otros sustratos. La principal cepa utilizada en la producción industrial de eritritol es la levadura [9]. En levadura glucosa, glicery fructosa como sustrpara sintetizar eritritol. Entre las levaduras utilizadas en la producción industrial de eritritol, la principal especie es Saccharomyces cerevisiae[9]. En la levadura, cuando la glucosa se utiliza como fuente de carbono, la glucosa es primero convertida en glucosa-6-fosfato en la célula por la glucosa quinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, 6-fosfogluconolactonasa, fosfogluconato deshidrogenasa, ribulosa fosfato 3-epimerasa y ribulosa-5-fosfato isomerasa catalizan la formación de ribulosa-5-fosfato y ribosa-5-fosfato, que luego son convertidos por transcetolasa, transaldoasa, Eritrosa-4-fosfato quinasa y eritrosa-4-fosfato reductasa (transketolase), transaldoasa, eritrosa-4-fosfato quinasa y eritrosereductasa (figura 2) [13-14].

Cuando el gliceres el sustr, el glicerpuede ser convertido en fructosa 1,6-difosfato por glicerquinasa, glicerol-3-fosfato deshidrogenasa, triosa fosfato isomerasa isomerasa y aldolasa, y luego entra en la vía de la pentosa fosfato a través de glucosa 6 fosfato. Recientemente, Niang et al. [15] encontraron que el eritritol puede ser degradaún más a eritrose y fosfato eritroso y utilizado por las células. Durante este proceso, eritritol deshidrogenasa La eritrulosa deshidrogenasa, eritrulosa quinasa y eritrulosa fosfato isomerasa juegan un papel clave en este proceso.

En la actualidad se han reportado levaduras con alta producción de eritritol [16-25], incluyendo especies como cándida, Yarrowiay Torula, las cuales pueden sintetizar 25-245 g/L de eritritol (tabla 2); entre ellas, Yarrowialipolyticaes la cepa más utilizada en la producción industrial de eritritol. Yarrowialipolyticaes un tipo de levadura oleaginosa no convencional y también se considera un microorganismo seguro (GRAS), por lo que tiene un importante valor de aplicación en la producción industrial.

Además además, Yuill et al. [26] informaron por primera vez en 1948 que Aspergillus niger puede metabolizar y sintetizar eritritol, pero otros moldes, incluyendo Aspergillus, no se han utilizado en la producción industrial de eritritol.

1. 3. Selección de cepas

Las cepas aisladas de la naturaleza tienen el problema de la baja eficiencia de síntesis de eritritol. Por lo tanto, con el fende aumentar la síntesis inicial de eritritol de la cepa, los rasgos de la cepa necesitan ser modificados. comúnmente Los métodos incluyen mutágenos físicos como la mutagénesis ultravioleta, la mutagénesis por radiación y la mutagénesis plasmática a temperatura ambiente, así como mutágenos químicos como el uso de sulfato de dietilo, metanesulfonato de etilo, guanidina nitroso, etileneimina y azida de sodio para tratar las cepas objetivo. Moon et al. [10] obtuvieron una cepa mutante con un rendimiento de eritritol aumentado en 47,6% al tratar a Aureobasidium sp. SN124uncon mutagenesis ultravioleta y nitrosoguanidina. Dong Hai et al. [27] someel Saccharomyces cerevisiae ERY237 aislado a mutagenesis ultravioleta y química para obtener una cepa dominante que produjo 87,8 g/L de eritritol bajo condiciones óptimas de fermentación. Wang Feng Wei et al. [28] obtuvieron una cepa de la levadura Saccharomyces cerevisiae Junun6 que produce eritritol mediante la selección de muestras ricas en altas concentraciones de azúcares en la naturaleza. Tras un tratamiento de mutagénesis combinado con luz ultravioleta, LiCl y sulfato de dietilo (DES), se obtuvo la cepa Junun27. La producción de eritritol de esta cepa alcanzó 67.5 g/L, que es 4.2 veces la de la cepa inicial JunA 6.

Gh Gh ezelbash et al. [29] obtuvieron el mutante 49, una cepa mutante que puede sintetizar 39,76 g/L de eritritol, irradiando la levadura YarrowialipolyticaDSM70562 con luz ultravioleta, que es 65. 7%; Investigaciones posteriores encontraron que el aumento en la producción de eritritol estaba relacionado con el aumento en la actividad de eritritol reductasa. La irradiación ultravioleta causó la sustitución del ácido aspártico en la posición 270 de la enzima con ácido glutámico, que finalmente condujo a un 1. Aumento de 47 veces en la actividad enzimática. Además, la fermentación de la cepa original produce 6,37 g/L del subproducto glicerol, mientras que el mutante 49 no sinteglicer.

De manera similar, Ghezelbash et al. [30] trataron Candida Candidamagnolia DSM70638, obtuvo Mutant 12, una cepa mutante con excelentes características. El rendimiento de eritritol en esta cepa alcanzó 20.32 g/L, lo cual es un incremento de 2.4 veces comparado con la cepa inicial, mientras que la concentración del subproducto glicerdisminuyó 5.5 veces. Qiu et al. [31] usaron mutagenesis ultravioleta y mutagenesis plasmática a temperatura ambiente combinada con mutagenesis ultravioleta para tratar la levadura BBE 18. Se realizó un cribado primario y secundario de las 1.152 cepas mutantes obtenidas, y finalmente se obtuvo la cepa mutante de alto rendimiento yliUA8. Después de optimizar las condiciones de fermentación, pudo producir 148 g/L de eritritol, que fue mucho más alto que los 43 g/L de la cepa inicial. Por lo tanto, muestra que la mutagenesis convencional y el cribado siguen siendo una forma importante de obtener cepas con características excelentes. Mejora de lasProducción de eritritolRequiere la combinación de otros métodos como la optimización del proceso de fermentación y la modificación de la ruta metabólica.

2 fermentación de recursos renovables o residuos como materias primas para sintetizar eritritol

2. 1 utilizando glicercruda como materia prima

Tradicional la producción de la fermentación líquida de eritritol utiliza principalmente glucosa comercial y glicercomo sustr. Senembargo, la síntesis de eritritol a partir de glicero glucosa pura no sólo conduce a un aumento de los costos, sino que también contradice el concepto de desarrollo sostenible de una economía de energía verde. En los últimos años, los investigadores han llevado a cabo una gran cantidad de investigación sobre la síntesis de eritritol a partir de recursos renovables, entre los cuales el glicercrudo es una materia prima más ampliamente utilizada. La glicercrues es un subproducto del proceso de producción de biodiesel, y sus principales componentes incluyen glicer(80%), aceite residual, ácidos grasos libres y sal de sodio [32]. Tomaszewska et al. [33] investigaron la síntesis de eritritol por Yarrowialipolyticabajo condiciones de glicerpura y glicercrucomo fuentes de carbono. Tomaszewska et al. [33] investigaron la síntesis de eritritol por Yarrowialipolyticausando glicerpuro y glicercrudo como fuentes de carbono. Los resultados mostraron que Yarrowialipolyticapuede utilizar glicercrudo para sintetizar eritritol con un rendimiento máximo de 80.5 g/L, que es ligeramente inferior al 84.1 g/L obtenido usando glicerpuro. Esto indica que el glicercrudo puede ser utilizado como la principal materia prima en la producción industrial de eritritol.

Mi Mironczuk et al. [34] optimila fermentación repetida por lotes para permitir que la levadura Yarrowia lipolyticasinte155,5 g/L de eritritol usando glicercrudo como materia prima. Aunque esto es inferior a los 208 g/L obtenidos con glicerpuro en el grupo control, el rendimiento alcanzó 0.56 g/g, que es superior a los 0.41 g/g en el grupo control#39;s 0. 41 g/g. Kobayashi et al. [24] confirmaron que la levadura zygosporella puede fermentar y sintetizar eritritol usando glicercrudo como sustr, con una tasa de conversión del 60%, que es mayor que la tasa de conversión del 50% cuando se utiliza glucosa pura como fuente de carbono. Esto también muestra que el glicercrudo puede reemplazar a la glucosa como materia prima para fermentar y sintetizar eritritol. Además Rakicka et al. [21] probla síntesis de eritritol por Yarrowia lipolyticausando glicercrudo de dos fuentes (83% glicerde una línea de producción de biodiesel y 76% glicerde una línea de producción de jabón) en un proceso de fermentación de dos etapas. Los resultados mostraron que los rendimientos máximos de eritritol fueron 162 y 116 g/L, respectivamente. Este rendimiento es menor que el 199.4 g/L obtenido usando glicerpuro, pero considerando el costo económico de las materias primas, es mejor utilizar glicercrudo como materia prima para la síntesis de eritritol.

2. 2 utilizar como materias primas la melaza y el aceite de cocina de desecho

Además de la glicercru, Mironczuk et al. [35] usaron melaza, un subproducto del procesamiento agrícola, como materia prima para fermentar y sintetizar eritritol. Los principales componentes de la melaza son la sacarosa (55%), otros azúcares, ácidos orgánicos y sales. En este estudio, después de dos etapas de fermentación utilizando melaza como materia prima, la levadura Arthrospira lipolytica AMMpudo sintetizar 70 g/L de eritritol. H hijosa Valsero et al. [23] estudiaron el uso de Moniliella pollinis MUCL 40570, M. pollinis mu28141, pseudopseudomafusiformata DSM 27425 Y P. tsukubaensisNRRL Y 7792 para sintetizar eritritol usando melaza de caña de azúcar, melaza de remolacha, mode de uva roja Y mosto de uva rosa. Se encontró que el MUCL 40570 y el MUCL 28141 pueden sintetizar de 50 a 97 g/ L de eritritol; DSM 27425 Y NRRL Y 7792 no pueden metabolizar melaza de sacarosa Y melaza de remolacha para sintetizar eritritol, pero pueden usar jugo de uva como materia prima para sintetizar 14 a 30 g/L eritritol. Por lo tanto, se puede observar que las diferentes cepas tienen diferentes capacidades para metabolizar las materias primas.

El aceite de desecho de cocina contiene una gran cantidad de aceite y materia orgánica química. La reutilización de los aceites usados de cocina tiene una gran importancia. Liu et al. [36] encontraron que la levadura M53 puede metabolizar y sintetizar eritritol usando aceite de desede cocina como materia prima. Cuando se agregó 30 g/L de aceite residual al medio y se cultivó en un fermentde 5 L durante 72 h, se obtuvo 22.1 g/L de eritritol, con un rendimiento de 0.74 g/g. Posteriormente, Liu et al. [37] optimizaron el proceso para la producción de eritritol a partir de aceites y grasas residuales. Primero, la esponde loofah se limpiaba y secaba, y luego se cortaba en partículas con un tamaño de 1 cm × 1 cm × 0,5 cm y se añadal caldo de fermentación para mejorar la utilización del aceite por las células como dispersante de aceite en agua. Se encontró que al menos 60 g/L de sustrpueden ser completamente utilizados, y el rendimiento de eritritol puede alcanzar 0.76 g/g de aceite. Mediante alimentación por lotes y fermentación a escala, el rendimiento de eritritol puede incrementarse a 114.3 g/L.

2.3 utilización de residuos agrícolas como materia prima

Los residuos agrícolas contienen una gran cantidad de materia orgánica que puede ser utilizada por microorganismos. Liu et al. [38] intentaron sintetizar eritritol usando residuos de soja como materia prima. Dado que la lipasa de Yarrow no puede descomponer directamente los residuos de soja, por lo que el residuo fue primero pre-fermentutilizando Mucor flavus y Trichoderma reesei, y luego el producto pre-fermentfue utilizado como materia prima para una posterior fermentación con levadura se utilizó para fermentar y sintetizar eritritol. Se encontró que en un fermentador de 5 L, la levadura podía metabolizar el sustrpara sintetizar 14. 7 g/L de eritritol, con un rendimiento de 0. 49 g/g.

El proceso de síntesis de eritritol a partir de recursos renovables usando fermentación en estado sólido ha hecho avances en los últimos años. En comparación con los tradicionales La fermentación líquida profunda tradicional, la fermentación en estado sólido tiene las características de un bajo coste de producción, una producción más estable y un mayor rendimiento [39]. Liu et al. [39] utilizaron por primera vez un método de fermentación de dos etapas en estado sólido para lograr la producción de eritritol a partir de residuos de soja como sustr. La primera etapa fue la fermentación por Aspergillus niger, y después de 72 h, la segunda etapa de fermentación por eritritol se llevó a cabo por inoculación in situ de Yarrowia lipolytica. Además, con el fin de añadir pulpa de loofah seca, salvado, mazde de maíz y cáscara de alforfón a las materias primas para aflojar el residuo de soja con el fin de resolver el problema de la hipoxia interna causada por la aglomeración del residuo de soja sustren el proceso de fermentación real.

Se encontró que el rendimiento del eritritol fue de 143.3 mg/g (con base en 1 g de sustrato seco) cuando se usó salvado como agente de carga y se llevó a cabo la fermentación en estado sólido durante 192 h. En otro estudio, Liu et al. [40] intentaron sintetizar eritritol a partir de residuos de cultivos de aceite mediante un método de fermentación sólida de un paso. Debido a que los residuos de los cultivos de aceite contienen altos niveles de nitrógeno, que inhila la síntesis de eritritol, se utilizó una cepa modificada de Yarrowia lipolytica M53 S. esta cepa tiene un knockout del gen snf1 (que codila sacarosa no fermentproteína quinasa) fue eliminado, que puede ser utilizado para sintetizar eritritol desde el sustren condiciones de suficiente fuente de nitrógeno. Se encontró que el M53 S puede ser usado para sintetizar eritritol fermentando una mezcla de torta de filtro de cacahuete, 40% de sésamy 10% de aceite de desecho de cocina, con un rendimiento de 185.4 mg/g.

El biocarbón puede proporcionar un lugar para la colonización celular, al tiempo que promueve el crecimiento celular y el metabolismo. Para aumentar aún más el rendimiento del eritritol, Liu et al. [41] introdujeron biocarbón en el sistema de fermentación de estado sólido. Primero, Diferentes sustratos, incluyendo salvado de arroz, paja de trigo, residuos de hongos y estiércode cerdo, fueron carbonizados a altas temperaturas y luego molidos en partículas de carbono. El sustrfue entonces agregado a un sustrconsistente de residuo de harina de soja, sésamy y aceite de desecho de cocina (en una relación de masa de 5:4:1). Finalmente se encontró que las partículas de biocarbono hechas de paja de trigo tenían el efecto más significativo en la promoción de la síntesis de eritritol por Yarrowia lipolytica el más eficaz en la promoción de la síntesis de eritritol por Yarrowia lipolytica, y el rendimiento de eritritol aumentó de 182,4 mg/g sin partículas de biocarbono a 199,7 mg/g. Posteriormente, a través de la optimización de la fermentación continua por lotes, el rendimiento de eritritol pudo alcanzar 222.5 mg/g.

2.4 utilización de residuos de microalgas como materia prima

Las microalgas se consideran una importante materia prima sostenible porque no requieren tierra para el cultivo y por lo tanto no compiten con los cultivos alimentarios. Liu et al. [42] demostraron que Yarrowia lipolytica puede utilizar el residuo de Schizochytrium sp. zjut8 (que queda después de la extracción de aceite), el residuo de torde de soja y sésamcomo materias primas para sintetizar eritritol. Después de la fermentación por lotes alimentados, el rendimiento del producto puede alcanzar 223.2 mg/g (basado en 1 residuo), torta de residuo de soja y sésamo. El rendimiento del producto después de la fermentación por lotes con suplementos puede alcanzar 223,2 mg/g (a base de 1 g de sustrseco). Sin embargo, en la investigación, debido a que el residuo de microalgas contiene componentes de celul, no puede ser utilizado directamente por Yarrowia lipolytica, por lo que la proteasa y la celulasa deben ser utilizadas para el pretratamiento, lo que en cierta medida aumenta el costo de producción. En investigaciones futuras, la utilización directa de materias primas que contienen componentes de celulpor Yarrowia lipolytica se puede lograr mediante la modificación de la ruta metabólica.

Se puede concluir que el uso de microorganismos para sintetizar eritritol a partir de recursos renovables a través de fermentación líquida o sólida y su producción industrial es la principal dirección de investigación en el futuro. Con ello no sólo se reducen considerablemente los costes de producción, sino que también se consigue el reciclado y la reutilización de los residuos, lo que también es de gran importancia para la protección del medio ambiente y la conservación de la energía.

Modificación de la ruta metabólica del eritritol 3

El rápido desarrollo de la tecnología de ingeniería genética y el rápido desarrollo de la tecnología ómica proporcionan una garantía para la modificación dirigida de las rutas metabólicas microbianas. En comparación con la mutagenesis tradicional y la optimización de los procesos de cría y fermentación, los métodos de ingeniería metabólica destinados a mejorar el rendimiento de los productos microbiobjetivo mediante la modificación selectiva de las vías metabólicas tienen las ventajas de ciclo corto, alta eficiencia y ventajas más específicas. En la actualidad, el uso de la modificación de la vía metabólica para mejorar la producción de eritritol, la investigación se ha centrado principalmente en la levadura Yarrowia lipolytica, incluyendo la mejora del metabolismo de la glucosa sustry glicerol, mejorar la eficiencia de la vía de la pentosa fosfato y la síntesis de eritritol, y el bloqueo del catabolismo de eritritol (figura 3) Los métodos de knockout de genes involucrados en la modificación de la vía metabólica incluyen principalmente la recombinación homóloga, la recombinación homóloga basada en Cre lox, y el sistema CRISPRCas knockout, y los vectores plásmidos utilizados son en su mayoría plásmidos cromosómicamente integrados (tabla 3).

Carl et al. [43] descubrieron e identificaron el gen EYK1, que codifica la eritrose quinasa que cataliza la síntesis de eritro1-fosfato a partir de eritrosa (Fig. 2).cuando EYK1 fue eliminado en Yarrowia lipolytica W29, el eritritol aumentó de 30,7 g/L a 35,7 g/L (tabla 3).el rendimiento de eritritol de la cepa knockout fue de 0,49 g/g, que fue mayor que el de la cepa original (0,39 g/g). Car ly et al. [44] encontraron que cuando la glicerol quinasa (GUT1), glicer3-fosfato deshidrogenasa (GUT2), fosfopiruvato isomerasa (TPI1), transcetolasa (TKL1), eritrose 4-fosfato fosfatasa (E4 PP) y eritrose reductasa (ER), se encontró que cuando la GUT1 y TKL1 ola GUT1 y ERse sobreexpresaron al mismo tiempo, la concentración de eritritol en el caldo de fermentación fue significativamente mayor que la de la cepa control.

Entre ellos, el rendimiento de eritritol aumentó de 0.46 g/g a 0.61 g/g (tabla 3), mayor que el rendimiento de otros genes de sobreexpresión; Y noqueando EYK1 y combinándolo con la sobreexpresión de güt1 y TKL1 puede aumentar aún más la producción de eritritol en el caldo de fermentación a 80,6 g/L. Mironczuk et al. [13] sobre-expresada fosfoglucomutasa (GND1), glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (ZWF1), TKL1 y transaldolasa (TAL1) en la levadura Arthrospira mutabilis AMM, respectivamente, para investigar sus efectos en la biosíntesis de eritritol. Los resultados mostraron que en comparación con la síntesis por fermentación de eritritol por la cepa control MK1, glucosa 6-fosfato deshidrogenasa (ZWF1), TKL1 y transaldolasa (TAL1), y examinó su efecto en la síntesis de eritritol por la célula. Los resultados mostraron que en comparación con la cepa control MK1, que fermentó y sintetiz25,30 g/L de eritritol, la sobreexpresión de cualquiera de estos genes podría causar que la célula sintemás de 40 g/L de eritritol.

Chen g et al. [45] analizaron la eritritol reductasa endógena en la levadura CGMCC7326 y ER10, ER25 y ER27 sobreexpresadas. Los resultados mostraron que la sobreexpresión de cada uno de los tres genes por sí solo podría mejorar la tasa de síntesis de eritritol de CGMCC 7326 hasta cierto punto la tasa. Entre ellos, el efecto de la sobreexpresión de ER27 fue el más obvio. El eritritol en el caldo de fermentación producido por las bacterias originales aumentó de 154 g/L a 182 g/L en las bacterias recombinantes, y la intensidad de producción aumentó de 1.6 a 2.2 g/(L·h) (tabla 3).

El rendimiento de eritritol y la intensidad de producción de la cepa obtenida se incrementaron en 23.5% y 50% con respecto a la cepa original, alcanzando 0.63 g/g y 2.4 g/(L·h), respectivamente, mientras que el eritritol alcanzó 190 g/L. Jagtap et al. [46] sobreexpresaron la fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEP) de Saccharomyces cerevisiae en Yarrowia lipolytica Po1f, lo que mejoró la eficiencia de utilización de sustrde glicerol yla producción de eritritol. La producción de eritritol, la intensidad de producción de eritritol, el rendimiento de eritritol y la tasa de utilización de gliceren el caldo de fermentación aumentaron de 10.70 g/L, 0.09 g/(L·h), 0.11 g/g y 0.41 g/(L·h) a 18.60 g/L, 0.16 g/(L·h), 0.19 g/g y 0.41 g/(L·h), respectivamente. Gy 0. 41 g/(L · h) a 18 g. 60 g/L, 0. 16 g/(L · h), 0. 19 g/g y 0. Además, sobreexpresaron aún más la güt1 y TKL1 en esta bacteria recombinante, y después de la optimización de la fermentación por lotes, el caldo de fermentación final podría alcanzar 58.8 g/L de eritritol. También usando La cepa inicial de Yarrowia lipolytica Polf, Zhang et al. [14] eliminó el gen codificado EYD1, la cepa MY11 obtenida puede fermentar y sintetizar 40 g/L de eritritol a partir de glicerol como sustr, lo que es un aumento significativo en comparación con los 18 g/L de la cepa control. Además, con el fin de aumentar aún más la producción de eritritol, sobreexpresaron ribosa 5-fosfato isomerasa (RKI1) sobre la base de MY11, y el rendimiento de eritritol en la cepa obtenida podría alcanzar 0.52 g/g, con un rendimiento de 52 g/L.

En resumen, la ingeniería de vías metabólicas es una manera efectiva de mejorar la tensión inicial#39; producción de eritritol. Sin embargo, en la actualidad, la mayor parte de la ingeniería de la vía metabólica del eritritol se centra en cepas modelo de laboratorio con baja producción inicial de eritritol, como Yarrowia lipolytica W29, Polf y MK1. Ha habido relativamente poca ingeniería de la vía metabólica de las cepas industrializadas. Por lo tanto, el autor cree que la modificación de la vía metabólica basada en cepas industriales con alta producción inicial de eritritol, combinada con la optimización del proceso de fermentación, será una manera efectiva de mejorar el cuello de botella de la producción de eritritol.

4 conclusiones y perspectivas

En la actualidad, el eritritol se produce principalmente por levaduras a través de fermentación en estado sólido o fermentación líquida, de la cual Yarrowia lipolytica es la cepa principal. En los últimos años, los investigadores han combinado la mutagenesis de la cepa y la selección, la optimización de parámetros del proceso de fermentación, y la modificación de la vía de síntesis de eritritol para lograr el objetivo de aumentar la producción de eritritol de la cepa de partida. Al mismo tiempo, ha habido ejemplos de investigación sobre la síntesis de eritritol a partir de recursos renovables o materiales de desea través de procesos de fermentación microbimixtos. Sin embargo, todavía hay muchos problemas a ser explorados en el proceso del metabolismo microbipara sintetizar eritritol. Actualmente, la cepa más comúnmente utilizada es Saccharomyces cerevisiae, que es un microorganismo seguro reconocido internacionalmente. Sin embargo, su entorno de crecimiento requiere una temperatura de alrededor de 30 C, lo que puede causar contaminación y contaminación posterior durante la producción de verano, y también existe el problema del alto consumo de energía de refrigeración.

Por esta razón, en el futuro, se podría considerar la modificación dirigida de la resistencia al calor de las cepas industriales existentes, o el aislamiento de cepas del medio ambiente que puedan soportar tensiones de alta temperatura y tengan características excelentes. (2) para la levadura Yarrowia lipolytica, se sabe actualmente que la presión osmótica ambiental juega un importante papel regulador en su metabolismo y síntesis de eritritol, y el mecanismo molecular subyacente aún no está claro. Entre ellos, la regulación transcripcional de enzimas clave en la vía de síntesis de eritritol y las características temporales de la síntesis de eritritol merecen más investigación y exploración. Para la modificación de la vía metabólica de eritritol, se basa principalmente en la sobreexpresión de los genes involucrados en el proceso metabólico del sustr, la vía de la pentosa fosfato y los pasos clave de la síntesis de eritritol, así como la eliminación de los genes en la vía de degradación de eritritol.

Sin embargo, la investigación sobre la modificación del sistema de transporte de sustrpara mejorar el transporte de sustry la exportación de eritritol no se ha llevado a cabo en profundidad, lo que ayudará a mejorar aún más el rendimiento de eritritol. 4. Si el eritritol es sintetizusando recursos renovables o residuos como materias primas, la cepa utilizada debe ser capaz de descomponer y utilizar celulo o hemicelulosa como fuente de carbono, lo que plantea un nuevo reto para la fermentación de eritritol usando Yarrowia lipolytica. Aunque este problema se puede resolver mediante el pretratamiento de las materias primas o mediante fermentación mixta, sin duda aumenta el ciclo de producción y el coste. Al mismo tiempo, los ácidos e hidroximetilfurfural presentes en la mezcla de hidrolizado celulósico inhiel crecimiento de Yarrowia lipolytica.

Por lo tanto, en el futuro, se espera que la modificación dirigida de Yarrowia lipolytica mejore su utilización directa de recursos renovables y mejore su capacidad para hacer frente al estrés ambiental, lo que conducirá a la producción sostenible de eritritol. Por último, el aumento del rendimiento de la cepa causado por la mutagenesis está relacionado con el aumento de la actividad enzimcausado por mutaciones en enzimas clave de la vía metabólica. En el futuro, vale la pena estudiar si la actividad y la estabilidad de las enzimas clave se pueden mejorar a través de la evolución dirigida In vitro, y luego las enzimas evolucionadas se pueden expresar intracelularmente a través de la tecnología de ingeniería metabólica inversa, con el fin de lograr el propósito de aumentar el rendimiento de los productos objetivo.

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