我院工业微生物教育部工程中心祁峰课题组在化学工程技术领域国际刊物《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》 （SCI一区，Top, IF= 9.224） 发表题目为 “Development of biochar-based whole-cell biocatalysts for production of L-tryptophan and L-phenylalanine”的研究论文。
这项研究是在本课题组前期研究（ACS Synthetic Biology. 2022, 11, 8, 2889–2900；Journal of Agricultural & Food Chemistry. 2021, 69, 1916−1924）的基础上进行的。生物炭（Biochar）是一种多孔且碳稳定的材料，由于其低成本和丰富的独特微孔结构，具有潜在的高吸附能力。目前生物炭已经用在固定化细胞研究方面，然而由于物理吸附之间的稳定力强度低，在工程技术领域吸附并不具有高固定效率。本研究中我们首次尝试强化生物炭和重组大肠杆菌细胞之间的静电作用（Electrostatic interaction）来增强它们之间的吸附作用，即使用截短的冰核蛋白（INPs）作为锚定基序(Anchoring motifs)，在工程大肠杆菌细胞表面显示了一定量的带负电荷的氨基酸。然后利用FeCl3无机盐溶液进行生物炭改性，获得了表面富集正电荷的改性生物炭MBC-Fe，从而强化了过表达Asp-和Glu-的细胞与MBC-Fe之间的吸附作用。将增强吸附的策略应用于先前开发的生产L-色氨酸和L-苯丙氨酸的大肠杆菌菌株。结果表明，带电荷的氨基酸可以通过INaA锚定在细胞表面，融合蛋白成功地为细胞提供了相应的电荷。构建的全细胞生物催化剂Mp-trpAN45@MBC-Fe和Cc-pheAN45@MBC-Fe携带最多的负电荷，可以显著提高目的产物L-Trp和L-Phe的摇瓶分批发酵中的可重复使用性。本研究中开发的新策略可以显著强化固定化细胞的效果，并且在分批发酵中表现出优异的可重复使用性，同时也证明了细胞和载体之间吸附作用的强化是提高全细胞固定化生物催化剂可重复使用性的有效策略。
福建师范大学生命科学学院和工业微生物教育部工程中心为第一通讯单位。我院工程中心祁峰教授、黄建忠教授，以及我院南方海洋研究中心何文锦副教授为本文的通讯作者。2020级硕士研究生苏愉和2021级硕士研究生李清晨为本文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系建设专项和福建省自然科学基金等项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c01160