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食品合成生物學(xué)：研究進(jìn)展和未來(lái)方向

來(lái)源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月11日 10:57

近日，F(xiàn)uture Foods發(fā)表了江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心和生物工程學(xué)院陳堅(jiān)院士團(tuán)隊(duì)劉龍教授課題組的綜述論文 “Synthetic biology for future food: Researchprogress and future directions”(Lv et al., Future Foods. 2021. 3: 100025)。江南大學(xué)呂雪芹助理研究員為論文第一作者，劉龍教授和陳堅(jiān)教授為通訊作者，論文作者還包括劉延峰研究員、李江華教授和堵國(guó)成教授。

食品是人類生存所必需的，膳食平衡對(duì)人們的健康和幸福至關(guān)重要。隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，人們的食品消費(fèi)觀念發(fā)生了巨大變化，對(duì)食品的需求也從基本的“保障供給”轉(zhuǎn)向了“營(yíng)養(yǎng)健康”。此外，隨著環(huán)境污染的加劇和世界人口的增加，也迫切需要采用新工藝來(lái)滿足人們對(duì)食品更高的需求，同時(shí)也要保障食品的安全性、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和可持續(xù)性。

合成生物學(xué)是新的生命科學(xué)前沿，以工程化設(shè)計(jì)理念對(duì)生物體進(jìn)行有目標(biāo)的設(shè)計(jì)、改造乃至重新合成，是從理解生命規(guī)律到設(shè)計(jì)生命體系的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)合成生物學(xué)，研究人員可以設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的生物分子成分、途徑和網(wǎng)絡(luò)，并使用這些結(jié)構(gòu)重新編程有機(jī)體，以獲得工程細(xì)胞工廠。隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，食品工業(yè)正在發(fā)生著巨大的變化。食品科學(xué)與合成生物學(xué)的有效結(jié)合，既是解決食品安全與營(yíng)養(yǎng)存在問(wèn)題的重要技術(shù)，也是克服傳統(tǒng)食品技術(shù)帶來(lái)的不可持續(xù)性問(wèn)題的重要手段。合成生物學(xué)允許通過(guò)使用程序化的單克隆細(xì)胞工廠、工程化的微生物聯(lián)合體或無(wú)細(xì)胞生物合成平臺(tái)來(lái)改進(jìn)食品生產(chǎn)。將合成生物技術(shù)應(yīng)用于未來(lái)食品生產(chǎn)，有可能在提高資源轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)，擺脫傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)的弊端。

該綜述系統(tǒng)地概述了食品合成生物學(xué)中設(shè)計(jì)-建造-測(cè)試-學(xué)習(xí)(DBTL)循環(huán)的技術(shù)體系，并從三個(gè)方面論述了食品合成生物學(xué)帶來(lái)的革命：首先，食品合成生物學(xué)可以改善傳統(tǒng)的食品生產(chǎn)和制造方式；其次，食品合成生物學(xué)可以提高食品的營(yíng)養(yǎng)并增加新的功能；另外，利用工程微生物群落，食品合成生物學(xué)還可以改變傳統(tǒng)的發(fā)酵食品生產(chǎn)方式。該綜述還介紹了以合成生物學(xué)為基礎(chǔ)的生物技術(shù)在未來(lái)食品中的應(yīng)用，并從食品生物合成細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)與構(gòu)建、食品合成生物技術(shù)開(kāi)發(fā)與優(yōu)化，以及重組食品制造與安全性評(píng)價(jià)三個(gè)方面討論了合成生物學(xué)在未來(lái)食品中面臨的挑戰(zhàn)和展望。

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（32021005, 31930085, 21808084）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFA0900300, 2020YFA0908300）的資助。

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