化石资源约束加剧、绿色制造需求持续提升的背景下，如何将秸秆、玉米芯等来源广泛、成本低廉的生物质原料高效转化为高价值化学品，已成为生物制造领域的重要课题。与传统生物炼制工艺不同，整合生物炼制（Consolidated BioProcessing, CBP）依靠单一微生物同步完成纤维素酶分泌、木质纤维素降解和产物合成，实现原料边降解、边转化，无需额外添加纤维素酶和独立酶解步骤，极具经济性。
CBP被认为是推动生物质经济化炼制的重要方向，也是降低有机酸等大宗化学品生产成本、促进非粮生物质高值利用的关键技术路线。L-苹果酸是一种重要的 C4 平台化学品，广泛应用于食品、医药和材料等领域，同时也是多种高附加值化学品和生物基材料的重要前体，因此，发展绿色、低成本的L-苹果酸生物制造技术具有重要的科学意义和应用价值。
近日，中国科学院天津工业生物技术研究所田朝光团队的研究“Redox engineering of thermophilic fungus Myceliophthora thermophila enhances production of L malic acid by consolidated bioprocessing”发表于Mycology。
本研究以具有高效植物生物质降解能力的嗜热丝状真菌Myceliophthora thermophila为底盘，围绕“如何将更多细胞内还原力导向 L-苹果酸合成”这一关键问题，系统开展了氧化还原代谢工程改造。
研究首先通过敲除甘油合成途径及线粒体外侧NADH氧化相关通路，提升胞质NADH供给；随后引入转氢酶 SthA，促进NADPH向NADH的转化，并进一步通过适度调节NAD+ kinase UTR1的表达，优化辅因子稳态，从而将更多还原力导入rTCA途径，显著增强了L-苹果酸合成能力。
在此基础上，研究进一步强化了纤维素降解模块，提高了对生物质原料的利用效率。以粉碎玉米芯为原料进行摇瓶发酵时，苹果酸产量超过 48.1 g/L；在后续发酵放大过程中，发酵罐产量进一步超过 150 g/L。本研究为利用丝状真菌开展低成本、可持续的有机酸生物制造提供了新的思路，也显示出将农业废弃物直接转化为高值化学品的广阔前景。
