1,3-PDO（1,3-丙二醇）是一種高價值精細化學品，在化妝品、醫藥和塑料制造等領域具有多種應用，可用于合成聚酯和聚氨酯。1,3-PDO 化學合成法通過丙烯醛和環氧乙烷的羰基化反應實現，但該方法存在使用有毒物質、需高壓等條件，相比之下，微生物發酵法已成為一種經濟高效且環境友好的1,3-PDO 生產技術。近日，江南大學生物工程學院劉立明教授、高聰副研究員團隊通過FMME-KP（一種肺炎克雷伯菌菌株）的系統代謝工程，菌株FMME-51在48小時內可生產138.6 g/L 1,3-PDO，產量達到0.52g/g，且無需額外添加VB12（以純甘油為底物）。此外，該菌株以粗甘油為底物，1,3-PDO產量達到122.7 g/L，這是迄今為止已報道的微生物1,3-丙二醇產量和產率最高的菌株。相關研究成果以“Systems metabolic engineering of Klebsiella pneumoniae for high-level 1,3-propanediol production”為題，發表在《metabolic Engineering》上。

總結與展望

研究團隊采用代謝工程、菌株進化和輔因子工程相結合的綜合方法，成功開發出一株高效的1,3-丙二醇生產肺炎克雷伯菌。這項研究代表了1,3-丙二醇生物合成領域的重大進展，實現了前所未有的產量和效價，同時無需添加昂貴的VB12，從而大幅降低了生產成本。此外，工程菌株FMME-51能夠高效利用粗甘油作為底物，1,3-丙二醇產量為122.7 g/L，產率為0.42 g/g，生產率為2.56 g/(L·h)，這是迄今為止報道的基于粗甘油的1,3-丙二醇生產的最高產量。然而，轉化效率和生產率仍需進一步提高，可通過提高甘油吸收能力和改進發酵策略來實現。研究結果證明了工業規模 1,3-PDO 生產的潛力，并為設計非模型微生物合成高價值化學品提供了有價值的框架。