木质纤维素生物转化技术 - 木质纤维素类非粮生物质是地球上最丰富的可再生有机资源之一，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成 [2] - 整合生物加工和整合生物糖化通过整合技术实现高效的木质纤维素转化，不依赖于纤维素酶制剂，可大幅降低过程成本，提升生物炼制的经济可行性 [2] - 热纤梭菌是基于整合生物加工和整合生物糖化策略进行非粮生物质高效生物转化的理想底盘菌株之一，其纤维小体多酶复合体是自然界中已知最高效的纤维素降解体系 [2] 热纤梭菌的工程改造挑战与进展 - 热纤梭菌的纤维素降解酶系中缺少外泌的β-葡萄糖苷酶，导致纤维二糖对纤维小体反馈抑制，同时其半纤维素酶系较弱，影响半纤维素降解并抑制关键纤维素酶Cel48S [2] - 通过基因组整合外源β-葡萄糖苷酶基因构建的工程菌株GB2，具备不依赖于抗生素、稳定高效的纤维素降解能力，实现了高达94%的纤维素-葡萄糖转化率 [3] - 向GB2中引入外源双功能木聚糖酶/木糖苷酶CcXyl0074后，以预处理的玉米秸秆为底物，3天内可将84%的木聚糖转化为单体木糖，显著增强了半纤维素降解能力 [4] 第四代整合生物糖化工程菌株性能 - 将双功能木聚糖酶/木糖苷酶和β-葡萄糖苷酶共同整合到基因组中，获得工程菌株GBX1，实现了纤维素酶与木聚糖酶活性的同步增强，以及纤维素和半纤维素组分的高效协同降解 [4] - GBX1的最大糖化速率可达GB2的1.5倍 [4] - 通过对糖化培养基配方进行优化，将培养基成本降低了87.3%，提升了整合生物糖化工艺的技术经济性 [4] 研究成果与产业支持 - 相关研究成果发表于Bioresource Technology，工程菌株已申请发明专利一项（专利申请号202510997203.0） [6][7] - 该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院国际合作项目、山东省泰山青年学者、青岛市科技惠民等项目的支持 [6]