Los investigadores de KAIST han establecido un sistema biocatalítico eficiente para producir ácido tereftálico TPA a partir de p-xileno pX. Permitirá que este producto químico a granel industrialmente importante esté disponible de una manera más ecológica.
El equipo de investigación desarrolló ingeniería metabólica Escherichia coli E. coli para transformar biológicamente pX en TPA, una sustancia química necesaria en la fabricación de tereftalato de polietileno PET.Este sistema de biocatálisis representa una alternativa más ecológica y eficiente a los métodos químicos tradicionales para la producción de TPA.Esta investigación, dirigida por el distinguido profesor Sang Yup Lee, fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza el 31 de mayo.
El equipo de investigación utilizó un enfoque de ingeniería metabólica y biología sintética para desarrollar un microorganismo recombinante que puede oxidar pX en TPA mediante fermentación microbiana. TPA es un producto químico de importancia mundial para la fabricación de PET. Se puede aplicar para fabricar botellas de plástico, fibras de ropa, películas y muchos otros productos. Actualmente, el TPA se produce a partir de la oxidación de pX a través de un proceso químico conocido industrialmente con un rendimiento típico de TPA de más del 95% en moles, que muestra, sin embargo, tales inconvenientes como requisitos intensivos de energía a altastemperaturas y presión, uso de catalizadores de metales pesados y la inevitable formación de subproductos de 4-carboxibenzaldehído.
El equipo de investigación diseñó y construyó una ruta metabólica sintética incorporando la ruta de degradación del xileno superior de Pseudomonas putida F1 y la vía inferior de p-toluenosulfonato de Comamonas testosteroni T-2, que produjo con éxito TPA a partir de pX en cultivos a pequeña escala, con la formación de p-toluato pTA como subproducto principal. El equipo optimizó aún más los niveles de expresión génica de la vía mediante el uso de un kit de herramientas de biología sintética, quedio la ingeniería final E. coli cepa que muestra una mayor producción de TPA y la eliminación completa del subproducto.
Utilizando esta cepa de mejor rendimiento, el equipo diseñó un elegante sistema de fermentación de dos fases acuoso / orgánico para la producción de TPA a mayor escala, donde se suministró pX en la fase orgánica. A través de una serie de pasos de optimización, el equipofinalmente logró una producción de 13.3 g de TPA a partir de 8.8 g de pX, lo que representó un rendimiento extraordinario de 97% en moles.
El equipo ha desarrollado una aplicación de biotecnología microbiana que, según se informa, es el primer ejemplo exitoso de la producción de TPA basada en bio de pX por la fermentación microbiana de ingeniería E. coli . Esta tecnología TPA de base biológica presenta varias ventajas, como la temperatura y presión de reacción ambiental, no se utilizan metales pesados u otros productos químicos tóxicos, se puede eliminar la formación de subproductos y es 100% compatible con el medio ambiente.
El profesor Lee dijo: "Presentamos una biotecnología prometedora para producir grandes cantidades del producto químico TPA, que se utiliza para la fabricación de PET, a través de bacterias intestinales diseñadas metabólicamente. Nuestra investigación es significativa porque demuestra la viabilidad de la producción biotecnológica a granelproductos químicos, y si es reproducible cuando se amplía, representará un gran avance en las bioconversiones de hidrocarburos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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