巴豆酸乙酯（2-丁烯酸乙酯）是一種短鏈脂肪酸乙酯，天然存在于蘋果、木瓜、草莓等水果中。巴豆酸乙酯的用途廣泛，是一種重要的食用香料，還可用作有機(jī)合成中間體、溶劑、油漆軟化劑。目前，巴豆酸乙酯的制備主要是化學(xué)法，工業(yè)上由巴豆酸與乙醇在濃硫酸存在下酯化而成，但是在生產(chǎn)過程中濃硫酸會腐蝕設(shè)備，對設(shè)備要求高。并且工業(yè)處理難度大。天津科技大學(xué)陳葉福教授團(tuán)隊(duì)通過合成生物學(xué)手段成功在釀酒酵母細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)了巴豆酸乙酯的合成。并于2022年8月29日，在LWT-Food Science and Technology雜志上發(fā)表題為“Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the biosynthesis of ethyl crotonate”的文章。

01 巴豆酸乙酯合成途徑的構(gòu)建

研究以釀酒酵母AY14α作為宿主細(xì)胞，將來源于酪丁酸梭菌的3-羥基丁酰輔酶A脫氫酶（Hbd）和3-羥基丁酰輔酶A脫水酶（Crt）以及來源于草莓的醇?；D(zhuǎn)移酶（AAT）引入宿主細(xì)胞，成功構(gòu)建得到工程菌株Ct-HCS，打通巴豆酸乙酯在釀酒酵母中的代謝通路，巴豆酸乙酯的產(chǎn)量達(dá)到26.01±3.57 mg/L。

02 巴豆酸乙酯合成途徑關(guān)鍵基因適配性的探究

隨后，為了進(jìn)一步提升巴豆酸乙酯在釀酒酵母中的產(chǎn)量，研究者對巴豆酸乙酯合成途徑中的關(guān)鍵基因的適配性進(jìn)行了探究。研究者選擇了不同微生物來源的Hbd和Crt基因以及來自不同水果來源的AAT基因，進(jìn)行了巴豆酸乙酯合成途徑適配性的研究，最終篩選得到工程菌株Ck-HCVL，使得巴豆酸乙酯的產(chǎn)量達(dá)到52.53±1.10 mg/L。

03 巴豆酸乙酯合成前體的優(yōu)化

為了進(jìn)一步增加巴豆酸乙酯的產(chǎn)量，研究者進(jìn)一步優(yōu)化了巴豆酸乙酯上游的代謝通量，在菌株Ck-HCVL中過表達(dá)乙酰輔酶A乙酰轉(zhuǎn)移酶（Erg10）和醇?；D(zhuǎn)移酶基因（AMT），構(gòu)建得到工程菌株Ck-HCDVL-E，使得巴豆酸乙酯的產(chǎn)量達(dá)到125.59±2.04 mg/L。

這項(xiàng)研究為巴豆酸乙酯生物合成高效細(xì)胞工廠的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)，。產(chǎn)巴豆酸乙酯釀酒酵母的成功構(gòu)建及后續(xù)應(yīng)用為豐富酒類風(fēng)味乃至新風(fēng)味酒類飲品的開發(fā)提供了微生物支撐。本論文的作者為天津科技大學(xué)張果博士，天津科技大學(xué)陳葉福教授和武曉樂講師作為本研究的共同通訊作者，該研究工作受到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“綠色生物制造”重點(diǎn)專項(xiàng)及國家自然科學(xué)基因等項(xiàng)目資助。