這些小小的酵母細(xì)胞，即將成為改變農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域游戲規(guī)則的關(guān)鍵——全左旋蝦青素的高效生產(chǎn)者。
圖1：元育發(fā)酵生產(chǎn)左旋蝦秦素
技術(shù)創(chuàng)新：全左旋蝦青素的合成生物學(xué)突破
在生物科技日新月異的今天，合成生物學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科，正引領(lǐng)著生物制造領(lǐng)域的深刻變革。談及全左旋蝦青素的合成生物學(xué)研究，基因編輯與發(fā)酵工程無疑是兩大核心“鑰匙”，元育生物首席研究員屈玉嬌如是說。
基因編輯技術(shù)能夠?yàn)榻湍讣?xì)胞“安裝”上全新的功能，通過增強(qiáng)某些基因的活性（基因過表達(dá)），或是移除那些不再需要的基因（基因敲除），以此賦予酵母新的生命力。解脂耶氏酵母，在自然狀態(tài)下并不具備合成類胡蘿卜素，尤其是蝦青素的能力。然而，元育生物以基因編輯技術(shù)為突破口，成功解鎖了酵母合成蝦青素的奧秘，開啟了生物制造領(lǐng)域的新篇章。
在探索酵母合成蝦青素的道路上，元育生物的科研團(tuán)隊(duì)精心布局了策略。一是向酵母中引入微藻的蝦青素代謝相關(guān)基因，為酵母構(gòu)建了一條全新的代謝通路。通路的成功建立，標(biāo)志著酵母從此擁有了合成蝦青素的能力。二是增加代謝途徑中關(guān)鍵酶的基因拷貝數(shù)，提升酶的表達(dá)水平，增強(qiáng)代謝流中關(guān)鍵中間體的供應(yīng)，穩(wěn)步提高蝦青素的產(chǎn)量。三是調(diào)控各轉(zhuǎn)化步驟中不同酶的使用比例，確保中間產(chǎn)物能夠充分轉(zhuǎn)化，避免資源浪費(fèi)，進(jìn)一步保證最終產(chǎn)物蝦青素的高效轉(zhuǎn)化。這三個(gè)策略為蝦青素高產(chǎn)菌株的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
圖2：元育生物生物合成蝦青素菌株
發(fā)酵工程則是通過優(yōu)化培養(yǎng)條件，如調(diào)整培養(yǎng)基配方、溫度、pH值、氧氣供應(yīng)和底物濃度，以及改進(jìn)發(fā)酵策略，以此提升酵母的生長速率和蝦青素的產(chǎn)量。
元育生物在發(fā)酵工程領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)在以下方面。一是開發(fā)了與特定菌株完美匹配的發(fā)酵培養(yǎng)基及工藝，為酵母生長與蝦青素合成提供了最優(yōu)環(huán)境。二是實(shí)施兩段式發(fā)酵策略，巧妙地區(qū)分了細(xì)胞增殖與產(chǎn)物累積兩個(gè)階段，有效減輕了產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞生長的抑制作用，進(jìn)一步推動(dòng)了蝦青素的高效生產(chǎn)。三是配合菌株的特性對(duì)酵母內(nèi)部的代謝流程進(jìn)行了精細(xì)的調(diào)整與優(yōu)化，使得整個(gè)生產(chǎn)過程變得更加流暢且高效。
基因編輯與發(fā)酵工程的攜手合作是發(fā)掘酵母生產(chǎn)蝦青素的潛力的關(guān)鍵。通過基因編輯技術(shù)改良的酵母菌株給了發(fā)酵提高蝦青素產(chǎn)量更多的可能性。同時(shí)，發(fā)酵過程中收集的數(shù)據(jù)可以用來進(jìn)一步指導(dǎo)基因編輯策略，以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的代謝調(diào)控。
“兩種技術(shù)的結(jié)合使用，讓我們整個(gè)生產(chǎn)過程在高效與穩(wěn)定之間找到了完美的平衡點(diǎn)。”元育生物首席生產(chǎn)工程師韓柱表示。
應(yīng)用探索：全左旋蝦青素在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域的變革力量
全左旋蝦青素有著“超級(jí)抗氧化劑”的美譽(yù)，因其特定的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)而具備更優(yōu)的生物活性和生物利用度，因此，其能夠顯著提升農(nóng)業(yè)食品的品質(zhì)與健康水平。
在水產(chǎn)飼料行業(yè)中，蝦青素的添加不僅能增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的免疫力，還能提高其生長速度和存活率。以三文魚為例，蝦青素能夠賦予三文魚鮮艷的橙紅色，提升其外觀品質(zhì)。蝦青素極強(qiáng)的抗氧化能力有助于保持三文魚的新鮮度和營養(yǎng)價(jià)值。蝦青素可以提高魚類的免疫力和成活率，對(duì)其正常生長和健康養(yǎng)殖及生長和繁殖具有重要作用。蝦青素對(duì)三文魚、蝦、蟹等水產(chǎn)動(dòng)物的生長和養(yǎng)殖過程具有多方面的積極作用。
以蝦飼料為例，每噸飼料中通常會(huì)添加大約兩公斤的蝦青素，據(jù)此估算，僅這一項(xiàng)產(chǎn)品線每年就需要約一萬六千噸的蝦青素。然而，當(dāng)前市場(chǎng)上實(shí)際使用的蝦青素總量僅為所需量的八分之一，市場(chǎng)存在巨大的缺口和增長空間。
在食品添加劑領(lǐng)域，蝦青素的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展。作為一種天然色素，它不僅能為食品提供鮮艷的色澤，還能增強(qiáng)食品的營養(yǎng)價(jià)值。隨著消費(fèi)者對(duì)食品添加劑安全性和健康性的日益關(guān)注，蝦青素作為一種天然、安全的替代品，其市場(chǎng)需求有望進(jìn)一步增長。
在傳統(tǒng)蝦青素領(lǐng)域中，主要包括化學(xué)合成品以及通過紅法夫酵母生產(chǎn)的右旋蝦青素。然而，這兩種形式的蝦青素的生物活性極低。相比之下，元育生物研發(fā)的蝦青素則具備極高生物活性，其活性與源自紅球藻的左旋蝦青素活性相當(dāng)。
技術(shù)的進(jìn)步為蝦青素的生產(chǎn)提供了新的可能性，政策的支持更是推動(dòng)蝦青素市場(chǎng)發(fā)展的重要因素。當(dāng)前，許多國家已經(jīng)開始重視生物科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并出臺(tái)了一系列扶持政策。
圖3：與生物科技相關(guān)的國家政策（部分）
著眼未來，隨著市場(chǎng)需求的增長、技術(shù)的進(jìn)步以及政策的支持，全左旋蝦青素有望在未來的市場(chǎng)中占據(jù)更大的份額，還能為農(nóng)業(yè)和食品行業(yè)帶來新的增長點(diǎn)，推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
合成生物平臺(tái)優(yōu)勢(shì)：元育生物的研發(fā)實(shí)力與產(chǎn)品特色
在探索自然界的奧秘與生命的奇跡中，元育生物以其卓越的技術(shù)與創(chuàng)新理念，在合成生物領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿。
“全左旋結(jié)構(gòu)、極高的純凈度、高蝦青素含量以及高效的生產(chǎn)能力，構(gòu)成了元育生物在蝦青素領(lǐng)域的核心優(yōu)勢(shì)。”韓柱表示。
全左旋蝦青素，這種特定構(gòu)型的蝦青素具有更高的生物利用度和更強(qiáng)的抗氧化能力，使其在行業(yè)飼料等領(lǐng)域展現(xiàn)出極高的應(yīng)用價(jià)值。“我們始終致力于提供純度與性價(jià)比更高的合成生物產(chǎn)品，這正是元育生物生產(chǎn)的全左旋蝦青素帶給客戶的獨(dú)特價(jià)值。”韓柱強(qiáng)調(diào)。
在純凈度方面，元育生物通過高效液相色譜（HPLC）技術(shù)嚴(yán)格監(jiān)控，確保蝦青素占總類胡蘿卜素的比例達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。“基于元育的合成生物技術(shù)平臺(tái)，通過近20個(gè)月的不懈努力。當(dāng)前，元育生物所生產(chǎn)的蝦青素占總類胡蘿卜素比例為82.9%（以峰面積計(jì)），全左旋蝦青素占比93.4%。”這種對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的極致追求要求，是企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)苛要求的具體體現(xiàn)。特別值得一提的是，元育生物的產(chǎn)品中反式蝦青素的比例高達(dá)93.3%，均顯著超越行業(yè)平均水平。
圖4：元育生物合成蝦青素的HPLC峰圖
在生產(chǎn)效率方面，元育生物同樣表現(xiàn)非凡。傳統(tǒng)的雨生紅球藻生產(chǎn)左旋蝦青素的產(chǎn)率為5-25 mg/L，元育生物利用酵母生產(chǎn)左旋蝦青素的產(chǎn)率最高為3000 mg/L，這意味著左旋蝦青素的生產(chǎn)效率提高了120至300倍。相比傳統(tǒng)的左旋蝦青素生產(chǎn)方式，元育生物的蝦青素生產(chǎn)成本降低了一半以上，使得高品質(zhì)蝦青素更加“親民”，也為市場(chǎng)帶來了更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品選擇。
圖5：生物合成蝦青素大型生產(chǎn)體系
每一次基因調(diào)整都是對(duì)未知領(lǐng)域的勇敢邁進(jìn)，每一次參數(shù)調(diào)整都可能開啟新的可能性。實(shí)驗(yàn)室里，微小的生命體們正展開一場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的華麗蛻變，如同一直深耕在生物技術(shù)領(lǐng)域的元育生物一般，正迎來屬于自己的創(chuàng)新變革。
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