バイオ糖化を統合。リグノセルロースのバイオコンバージョンを現実のものとします

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Biotechnol. Adv..2020 May - Jun;40:107535. S0734-9750(20)30032-X. doi: 10.1016/j.biotechadv.2020.107535.Epub 2020-02-24.

バイオ糖化を統合。リグノセルロースのバイオコンバージョンを現実のものとします

Consolidated bio-saccharification: Leading lignocellulose bioconversion into the real world.

Ya-Jun Liu
Bin Li
Yingang Feng
Qiu Cui

PMID: 32105675 DOI: 10.1016/j.biotechadv.2020.107535.

抄録

リグノセルロース系バイオマスは、地球上で最も豊富な持続可能な炭素源であり、費用対効果の高い変換を前提とした化石資源の代替として大きな可能性を秘めている。バイオマスの再窒化を克服し、製品の変換効率を促進し、プロセスコストを削減するために、様々なリグノセルロース系バイオコンバージョン戦略を開発するための努力がなされてきた。ここでは、連結バイオ糖化（CBS）は、連結バイオプロセシング（CBP）由来の戦略であり、酵素生産と加水分解ステップを統合することにより、リグノセルロースのバイオコンバージョンのために提案されていますが、統合されたプロセスから発酵を分離しています。この戦略は、リグノセルロースの可溶化を促進するための生体触媒としてセルロース生産微生物を採用し、リグノセルロース由来の発酵可能な糖を、様々な製品を目指した発酵のためのプラットフォーム製品として生産する。CBSの成功は、高い活性を持つ堅牢な生体触媒、効率的な脱リグニン化のための適切な前処理、プロセス適合性のある下流発酵にかかっている。本レビューでは、CBSルートに沿ったリグノセルロースのバイオコンバージョンの最新の進展を紹介し、CBSプロセスの最適化のための主要な要因について議論し、さらに重要なことに、リグノセルロースのバイオコンバージョンの産業応用におけるCBS戦略のための課題と有望な解決策を強調しています。

Lignocellulosic biomass is the most abundant sustainable carbon source on the planet and has enormous potential to substitute fossil resources on the premise of cost-effective conversion. Efforts have been made to develop various lignocellulosic bioconversion strategies to overcome biomass recalcitrance, promote product conversion efficiency and reduce process cost. Consolidated bio-saccharification (CBS), a consolidated bioprocessing (CBP) derived strategy, is herein proposed for lignocellulose bioconversion by integrating enzyme production and hydrolysis steps but separating fermentation from the integrated process. This strategy employs cellulosome-producing microorganisms as a biocatalyst to enhance lignocellulose solubilization and produces lignocellulose-derived fermentable sugars as a platform product for fermentations aiming at various products. The success of CBS depends on robust biocatalysts with high activity, suitable pretreatments for efficient delignification, and downstream fermentations with process compatibility. The review introduces the updated progress on lignocellulose bioconversion following the CBS route, discusses key factors for optimization of the CBS process, and, more importantly, highlights challenges and promising solutions for the CBS strategy in the industrial application of lignocellulose bioconversion.