這些小小的酵母細胞，即將成為改變農業(yè)食品領域游戲規(guī)則的關鍵——全左旋蝦青素的高效生產者。
圖1：元育發(fā)酵生產左旋蝦秦素
技術創(chuàng)新：全左旋蝦青素的合成生物學突破
在生物科技日新月異的今天，合成生物學作為一門新興的交叉學科，正引領著生物制造領域的深刻變革。談及全左旋蝦青素的合成生物學研究，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。
基因編輯技術能夠為酵母細胞“安裝”上全新的功能，通過增強某些基因的活性（基因過表達），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，元育生物的科研團隊精心布局了三大策略。一是向酵母中引入微藻的蝦青素代謝相關基因，為酵母構建了一條全新的代謝通路。通路的成功建立，標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鍵酶的基因拷貝數(shù)，提升酶的表達水平，增強代謝流中關鍵中間體的供應，穩(wěn)步提高蝦青素的產量。三是調控各轉化步驟中不同酶的使用比例，確保中間產物能夠充分轉化，避免資源浪費，進一步保證最終產物蝦青素的高效轉化。這三個策略為蝦青素高產菌株的建立奠定了堅實的基礎。
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，如調整培養(yǎng)基配方、溫度、pH值、氧氣供應和底物濃度，以及改進發(fā)酵策略，以此提升酵母的生長速率和蝦青素的產量。
元育生物在發(fā)酵工程領域的關鍵技術創(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。二是實施兩段式發(fā)酵策略，巧妙地區(qū)分了細胞增殖與產物累積兩個階段，有效減輕了產物對細胞生長的抑制作用，進一步推動了蝦青素的高效生產。三是配合菌株的特性對酵母內部的代謝流程進行了精細的調整與優(yōu)化，使得整個生產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)掘酵母生產蝦青素的潛力的關鍵。通過基因編輯技術改良的酵母菌株給了發(fā)酵提高蝦青素產量更多的可能性。同時，發(fā)酵過程中收集的數(shù)據(jù)可以用來進一步指導基因編輯策略，以實現(xiàn)更精細的代謝調控。
“兩種技術的結合使用，讓我們整個生產過程在高效與穩(wěn)定之間找到了完美的平衡點?！痹锸紫a工程師韓柱表示。
應用探索：全左旋蝦青素在農業(yè)食品領域的變革力量
全左旋蝦青素有著“超級抗氧化劑”的美譽，因其特定的立體化學結構而具備更優(yōu)的生物活性和生物利用度，因此，其能夠顯著提升農業(yè)食品的品質與健康水平。
在水產飼料行業(yè)中，蝦青素的添加不僅能增強水產動物的免疫力，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。蝦青素極強的抗氧化能力有助于保持三文魚的新鮮度和營養(yǎng)價值。蝦青素可以提高魚類的免疫力和成活率，對其正常生長和健康養(yǎng)殖及生長和繁殖具有重要作用。蝦青素對三文魚、蝦、蟹等水產動物的生長和養(yǎng)殖過程具有多方面的積極作用。
以蝦飼料為例，每噸飼料中通常會添加大約兩公斤的蝦青素，據(jù)此估算，僅這一項產品線每年就需要約一萬六千噸的蝦青素。然而，當前市場上實際使用的蝦青素總量僅為所需量的八分之一，市場存在巨大的缺口和增長空間。
在食品添加劑領域，蝦青素的應用也在不斷擴展。作為一種天然色素，它不僅能為食品提供鮮艷的色澤，還能增強食品的營養(yǎng)價值。隨著消費者對食品添加劑安全性和健康性的日益關注，蝦青素作為一種天然、安全的替代品，其市場需求有望進一步增長。
在傳統(tǒng)蝦青素領域中，主要包括化學合成品以及通過紅法夫酵母生產的右旋蝦青素。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。
技術的進步為蝦青素的生產提供了新的可能性，政策的支持更是推動蝦青素市場發(fā)展的重要因素。當前，許多國家已經開始重視生物科技產業(yè)的發(fā)展，并出臺了一系列扶持政策。
圖3：與生物科技相關的國家政策（部分）
著眼未來，隨著市場需求的增長、技術的進步以及政策的支持，全左旋蝦青素有望在未來的市場中占據(jù)更大的份額，還能為農業(yè)和食品行業(yè)帶來新的增長點，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
合成生物平臺優(yōu)勢：元育生物的研發(fā)實力與產品特色
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與創(chuàng)新理念，在合成生物領域樹立了新的標桿。
“全左旋結構、極高的純凈度、高蝦青素含量以及高效的生產能力，構成了元育生物在蝦青素領域的核心優(yōu)勢?！?/strong>韓柱表示。
全左旋蝦青素，這種特定構型的蝦青素具有更高的生物利用度和更強的抗氧化能力，使其在行業(yè)飼料等領域展現(xiàn)出極高的應用價值。“我們始終致力于提供純度與性價比更高的合成生物產品，這正是元育生物生產的全左旋蝦青素帶給客戶的獨特價值?！表n柱強調。
在純凈度方面，元育生物通過高效液相色譜（HPLC）技術嚴格監(jiān)控，確保蝦青素占總類胡蘿卜素的比例達到高標準。“基于元育的三大合成生物技術平臺，通過近20個月的不懈努力。當前，元育生物所生產的蝦青素占總類胡蘿卜素比例為82.9%（以峰面積計），全左旋蝦青素占比93.4%。”這種對產品指標的極致追求要求，是企業(yè)對產品質量嚴苛要求的具體體現(xiàn)。特別值得一提的是，元育生物的產品中反式蝦青素的比例高達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)的雨生紅球藻生產左旋蝦青素的產率為5-25 mg/L，元育生物利用酵母生產左旋蝦青素的產率最高為3000 mg/L，這意味著左旋蝦青素的生產效率提高了120至300倍。相比傳統(tǒng)的左旋蝦青素生產方式，元育生物的蝦青素生產成本降低了一半以上，使得高品質蝦青素更加“親民”，也為市場帶來了更具競爭力的產品選擇。
圖5：生物合成蝦青素大型生產體系
每一次基因調整都是對未知領域的勇敢邁進，每一次參數(shù)調整都可能開啟新的可能性。實驗室里，微小的生命體們正展開一場意義深遠的華麗蛻變，如同一直深耕在生物技術領域的元育生物一般，正迎來屬于自己的創(chuàng)新變革。
