方柏山教授课题组在利用活性炭吸附作用助力丁酸梭菌反复分批发酵生产1,3-丙二醇方向取得新进展，相关成果以“Metabolic profiles analysis of 1,3-propanediol production process by Clostridium butyricum through repeated batch fermentation coupled with activated carbon adsorption”为题发表于Biotechnology and Bioengineering（DOI: 10.1002/bit.26488）。
1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种重要的化工原料，在可降解塑料（PTT）以及医药行业中有着广泛的应用。丁酸梭菌是一种优良的1,3-丙二醇生产菌株，它的厌氧特性使1,3-丙二醇生产过程具有更加节能、不易染杂菌的优势。但是分批发酵过程生产效率低下，严重限制了该方法的工业应用。因此，他们尝试采用反复分批发酵的方法来提高1,3-丙二醇生产效率。该方法将3%（v/v）的前一批发酵液留下作为下一批的种子继续循环发酵，但是循环发酵到第三次时，由于副产物的持续抑制，导致菌体形成休眠体，反复分批发酵过程提前终止。为解决该难题，他们在反复分批过程中添加活性炭，通过吸附作用消除来源于副产物等的环境压力，从而成功地构建了丁酸梭菌的反复分批发酵过程。
在此基础上，他们进一步构建了厌氧体系下丁酸梭菌的代谢组学平台，通过代谢组学的研究手段分析了添加和未添加活性炭体系中丁酸梭菌的代谢途径变化情况。最终得出结论，在副产物等外界环境压力的不断刺激下，菌体开始形成休眠体，使得代谢通路中碳源更多的流向油脂的合成过程，积累大量油脂，而活性炭的吸附作用为丁酸梭菌提供了更好的环境，代谢通路中的碳源依旧正常地流向1,3-丙二醇的合成途径。该研究不仅建立起丁酸梭菌反复分批稳定生产1,3-丙二醇的工艺，而且利用代谢组学的研究方法阐明了代谢途径的变化过程。
该论文的第一作者是博士生张瑷珲，通讯作者是方柏山教授。该方面的研究工作获得国家自然科学基金和福建省科技计划重大项目支持。
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论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bit.26488