堪萨斯州的试验已经开始采用琥珀酸酯的“绿色”生产方法,这是许多塑料,药物,溶剂和食品添加剂的关键要素。开发在莱斯大学该技术使用细菌大肠杆菌的转基因形式,该形式代谢葡萄糖并几乎产生纯琥珀酸酯。
寻找制作关键化学中间体(如琥珀酸酯)的“绿色”方法是化学工业的重中之重。绿色技术使用可再生资源,例如农作物,而不是不可再生的化石燃料,它们产生的废物较少。
赖斯的Process共同开发人员乔治·贝内特(George Bennett)表示:“琥珀酸盐是美国能源部针对生物合成的高优先性化学物质。”“原因之一是琥珀酸盐的广泛效用 - 它可以用来使从非腐蚀性机场脱水器和无毒溶剂到塑料,药物和食品添加剂的所有物品。有一个代谢起点进行大规模发酵。”
大米琥珀酸酯技术的核心是大肠杆菌的一种突变形式,它使琥珀酸酯唯一的代谢副产品。该错误包含超过六个遗传修饰。它是在过去四年中由E.D. Bennett和合作者Ka-Yiu San创建的。生物工程教授兼化学与生物分子工程教授。
随着堪萨斯州的工业规模努力,该技术将于本月从实验室到市场迈出第一步。这些努力来自美国农业部小型企业创新研究(SBIR)计划的80,000美元奖励。Bennett和San与位于堪萨斯州曼哈顿的Agrenew Inc.合作,该公司刚刚开始测试如何使用农场种植的产品(例如谷物高粱)作为产生琥珀酸酯的细菌的原料。
Agrenew的首席研究科学家Praveen Vadlani说:“我们很高兴有机会继续与赖斯的同事合作,并努力进一步发展琥珀酸酯技术的发展和商业化。”“我们对该项目提供的前景感到兴奋,以满足市场需求,以使机构和美国农业本身受益。我们也感谢美国农业部为这项工作提供的支持,以创造农业的另一种高价值产品。“
许多研究人员正在试图创建一个产生琥珀酸的细菌突变体。他们使用生物技术来插入增强琥珀酸酯产生的基因,或删除干扰它的基因。目的是最大化速率 - 转化率的速度和产量 - 每磅葡萄糖转化的琥珀酸量。
贝内特(Bennett)和桑(San)的虫子(仅以sbs550mg的名称而闻名)包含巧妙的代谢工程,使其可以通过两种不同的方式产生琥珀酸盐。一种方法存在于大肠杆菌的野生菌株中,并已通过四个基因的缺失进行了修改,每个基因都代码为一种蛋白质,该蛋白质会干扰或限制大肠杆菌将葡萄糖变成琥珀酸酯的能力。Bennett和San通过添加来自乳酸菌和高粱的基因激活了第二个途径并刺激了产生。
每种遗传途径都代谢葡萄糖,并通过不同的化学反应产生琥珀酸酯。这意味着两者不会竞争或互相干预。实际上,贝内特(Bennett)和桑(San)设计了免费的道路,但即使如此,他们也很高兴看到一旦两条路走到位,这一过程的工作状况如何。
San说:“我们在实验室中的实验产生了接近最大的产量,几乎所有葡萄糖都转化为琥珀酸酯。”“实施实际上比我们预期的要容易得多,因为细胞可以保持平衡。”
贝内特(Bennett)和桑(San)表示,他们将继续改进有机体,以产生更高的收益率和更少的副产品。