有机酸是一类重要的生物基大宗化学品，在食品、医药、农业和化工领域都具有广泛应用。反式乌头酸是一种六碳不饱和三元羧酸，独特的化学结构使其具有很好的应用价值。生物活性方面，作为三羧酸循环关键中间体顺式乌头酸的立体异构体，展现出线虫防治等农药活性；材料开发方面，三个羧酸和一个双键是化学修饰与聚合的分子基础，使其入选了美国能源部遴选的30种具有应用潜力的生物基平台化合物清单；更重要的是反式乌头酸具有很好的安全性，是世界粮油组织等机构批准使用的食品添加剂。传统的植物提取方式过程低效、产能有限，化学合成工艺复杂、得率低，都无法实现大规模低成本商业化生产，原料可及性问题严重阻碍了反式乌头酸的下游应用开发。
丝状真菌土曲霉是生物基平台化合物衣康酸的工业生产菌株，具有初级代谢高效、低pH耐受、适合大规模发酵的优良特征。本工作以土曲霉作为底盘细胞，围绕使能技术平台、高效细胞工厂、发酵工艺示范、分离纯化技术，开发反式乌头酸微生物绿色制造技术。创制了高效合成反式乌头酸土曲霉细胞工厂，依托十吨级发酵平台完成了发酵工艺系统优化与工程验证，2代菌株发酵100小时产量达到60 g/L，解决了反式乌头酸原料可及性问题。
在此基础上，通过生物-化工-材料跨学科交叉合作和产学研合作，推动了反式乌头酸的新型生物农药和绿色增塑剂等多场景应用开发。针对农业根结线虫防治世界性难题，推进反式乌头酸新型杀线虫生物农药开发，黄瓜、莴苣等作物的线虫防治大田实验效果显著，用药成本不到主流化学农药噻唑膦的20%，委托第三方进行新农药登记；针对全球数百万吨石油基邻苯类增塑剂因健康危害亟待被替代而又无法替代的产业“卡脖子”困境，开发了性能优异、安全环保、成本合理的反式乌头酸酯类生物基增塑剂，建成了全链条技术贯通的生产示范线，增塑性能显著优于主流石油基和生物基增塑剂（增塑效率≥1.3），应用于耐低温型氯丁橡胶和聚氯乙烯复合材料开发。
本工作首次通过合成生物学策略实现了反式乌头酸的微生物高效合成及应用，荣获科技部首届全国颠覆性技术创新大赛最高奖项——总决赛优胜奖。产业化方面，与企业实现技术转让3项（转让费共计6150万），建立了全球首条反式乌头酸微生物发酵生产示范线，入选2024中国生物制造产业化十大优秀案例。
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Hou, H.; Huang, X.; Du, Z.; Guo, J.; Wang, M.; Xu, G.; Geng, C.; Zhang, Y.; Wang, Q.; Lu, X., Integration of Biological Synthesis & Chemical Catalysis: Bio-based Plasticizer trans-Aconitates. Green Carbon 2023, 1 (1), 20-32.
授权专利：
吕雪峰; 黄雪年; 耿策; 张伟; 一种产乌头酸的土曲霉菌株及其构建方法与应用, 2019-7-18, 中国, 专利号ZL 201910649851.1
吕雪峰; 黄雪年; 耿策; 唐慎; 靳志刚; 曹海峰; 郭强; 李继彬 ; 一种高产反式乌头酸的重组土曲霉菌株及其构建方法与应用, 2020-8-26, 中国, 专利号ZL 202010866728.8
吕雪峰; 黄雪年; 耿策; 唐慎; 靳志刚; 曹海峰; 郭强; 李继彬; 一种高产反式乌头酸的重组土曲霉菌株及其制备方法与应用, 2020-8-26, 中国, 专利号ZL 202010866757.4
吕雪峰; 耿策; 黄雪年; 王敏; 靳志刚; 曹海峰; 郭强; 李继彬; 一种高产反式乌头酸的基因工程菌及其构建方法与应用, 2020-8-26, 中国, 专利号ZL 202010867102.9
吕雪峰; 耿策; 黄雪年; 靳志刚; 曹海峰; 郭强; 李继彬 ; 一种高产反式乌头酸的重组土曲霉及其制备方法与应用, 2020-8-26, 中国, 专利号ZL 202010866709.5
