Enhanced bioproduction and processing of mandelic acid enantiomers: towards a sustainable platform for high-value pharmaceutical and polymer applications
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Mandelic acid (MA) is a high-value chiral platform molecule with broad applications in pharmaceutical synthesis, cosmetic formulations, and polymer production. Conventional chemical synthesis is limited by harsh reaction conditions, poor enantioselectivity, and environmental concerns. Microbial biosynthesis offers a sustainable and stereoselective alternative; however, its industrial application is constrained by low titres, suboptimal productivity, and inefficient downstream recovery. This study reports an engineered microbial chassis that enables enhanced biosynthesis of MA enantiomers with integrated downstream compatibility. RESULTS: The biosynthetic potential of Escherichia coli was harnessed through targeted metabolic engineering and pathway optimisation for the biosynthesis of (R)- and (S)-MA. Batch fermentations in rich medium produced 1.6 g/L (R)-MA and 1.8 g/L (S)-MA. Transitioning to fed-batch cultivation in defined minimal medium, under non-optimised conditions, increased titres to 2.9 g/L; ee = 99% for (R)-MA and 5.7 g/L; ee = 93% for (S)-MA, representing the highest reported in vivo titres of MA enantiomers achieved in E. coli to date. A two-step downstream process comprising solvent extraction and crystallisation enabled the recovery of MA at high purity (> 99.0%), with recovery efficiencies of 84% for (S)-MA and 77% for (R)-MA. To validate the functional utility of bio-based MA, SAMMA, a sulfuric acid condensation polymer with documented antiviral and contraceptive properties, was synthesised from both bio-based and commercial MA. Additionally, mandelide, a monomer precursor for the biodegradable polystyrene analogue polymandelide (PM), was synthesised to illustrate the platform's relevance to sustainable polymer applications. CONCLUSIONS: This study establishes a robust proof of concept for a microbial platform enabling enantioselective MA biosynthesis from renewable carbon sources. Through the integration of metabolic engineering, downstream process development and application-driven validation, this platform lays the foundation for a scalable and industrially relevant bioproduction strategy. Aligned with the principles of green chemistry and the circular bioeconomy, this approach offers a sustainable and environmentally responsible route to high-value chiral chemicals.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».