爱游戏,未来食品原料可期——合成生物学

客岁9月，中科院团队取得二氧化碳人工合成淀粉的严重冲破。这一倾覆保守农业莳植模式的严重变化激发庞大存眷的同时，也将合成生物学推到众人眼前。中国合成生物学最早倡议人之一，赵国屏院士如许注释：合成生物学区分在其他保守生命科学（如基因科学、微生物学、生物化学等）的焦点是其项目学素质——合成生物学最首要的使命，是按人们的需求，设想出响应的“产物”。近年，从原材料到食物和其他产物，合成生物学市场正在快速突起。据Synbiobeta发布的市场数据显示，2021年是合成生物学草创公司有史以来召募资金最多的一年，成为合成生物学市场成长的要害元年，总额接近180亿美元，此中第三季度以高达61亿美元的融资到达今朝颠峰。

现实上，从2000年中国合成生物巨子上海凯赛生物手艺无限公司成立，到2006年美国生物科技公司Amyris的青蒿素年夜获成功，再到2013年基因编纂手艺CRISPR-Cas9的横空问世，直至2021年美国基因编程公司Ginkgo和美国合成生物科技草创公司Zymergen两年夜国外巨子接踵上市，合成生物学已履历了20多年跌荡放诞升沉的成长，现在迎来周全迸发，也让食物养分健康行业发生了倾覆性的手艺变化。

一方面，合成生物学可以或许操纵微生物发生特定的食品份子，并出产动物性食物，如肉类、乳成品、脂肪等，这些出产进程不需动物介入，近年年夜火的“人造”食物多属在此类，包罗人造卵白、人造肉、人造脂肪、人造奶等，处理将来人们面对的食品欠缺问题。另外一方面，合成生物学能够开辟出高附加值的养分活性物资，包罗甜叶菊、赤藓糖醇等。同时，这类手艺可以或许实现养分成份的切确调配，知足特定消费群体的健康需求，在必然水平上婚配消费者对饮食的科学性和养分性的诉求。

合成生物学正在塑造将来食物形态

天气转变、生齿增加、农业用地骤减等身分正在影响着人类的饮食，合成生物学制造的食物最先改变人们对食物的观点，并鞭策该范畴的快速成长。在功能性食物范畴，合成生物学具有不����Ϸapp断增加的潜力，好比操纵微生物，如酵母、细菌或酶发酵发生特定的食品份子，并出产动物性食物，如肉类、乳成品。

在具体的利用方面，合成生物学家起首经由过程辨认担任某些所需质量的基因序列来改变食品，例如牛肉的牛肉味或糖的甜味，然后在尝试室中进行化学再生，并被放置在酵母或细菌细胞中，最初经由过程发酵的情势发生这些卵白质，这些卵白质将作为食品或纤维成份利用在产物配方中。

对具体原料而言，今朝年夜大都出产方式都依靠在漫长莳植周期和低产量提取进程，而且大都环境下动物中的活性化合物浓度比力低，致使全部市场价钱较高。同时，因为原料轻易遭到天气情况和季候的影响，致使全部出产供给链不变性不强。合成生物学手艺的呈现，对原料的可延续性、供给链平安性、绿色环保等具有主要的感化。如合成喷鼻草此刻已占有了全球供给的85%，处理了一种首要在马达加斯加自然出产的喷鼻料持久以来的供给困难。

多家企业争先插手“赛道”

从食物原料的开辟到细胞培育肉再到替换卵白，合成生物学在食物养分范畴的利用在逐年增添。

固然从呈现到此刻的20多年间，合成生物学一向被质疑可否真正以生物合成的体例产出可量产、具有本钱劣势的产物，但近两年跟着手艺的成熟，确切已有一批原料真正实现了理论验证，包罗长链二元酸、丙氨酸、母乳低聚糖、胶原卵白、一三丙二醇等，和人造肉等消费品。

2001年，凯赛生物最先投资扶植生物法长链二元酸项目，使其成为世界上第一个用生物法代替化工法的材料单体。颠末多年的成长，该公司已可以或许出产从十碳到十八碳的各类链长二元酸。跟着年产10万吨的生物基聚酰胺出产线在2021年中期投产，其主要贮备产物生物基戊二胺和生物基聚酰胺最先发卖，而其生物法长链二元酸产物的毛利率也在逐年上涨。

成立在2015年的美国Geltor公司则操纵开辟出的生物设想手艺平台，经由过程生物学、医学和计较机科学等东西对微生物进行编程，产物是在受控、可延续的发酵进程中出产，不含任何动物成份。今朝，该公司主推的原料是胶原卵白，可利用在炊事弥补剂、食物饮料等产物配方中。该公司开辟的一种用在食物和饮料的高纯度生物活性素食胶原卵白，含有丰硕的甘氨酸和脯氨酸，2019年初次在市场上发卖。今朝含有该原料的食物饮料已构成贸易化出产范围，全部出产范围和效力取得晋升。

别的，嘉必优生物手艺（武汉）股分无限公司已成立合成生物学尝试室并启动一批具有手艺前瞻性和市场潜力的研究项目。该公司正基在合成生物学平台加速母乳低聚糖、1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯、虾青素、番茄红素、γ-PGA、α-熊果苷等新产物的研发工作，以扩充全部产物线和财产链，为其新产物拓睁开发供给无力支持，夯实其在人类养分、动物养分和功能护理原料的地位。同时，该公司还对外展开合成生物学和其上下流财产手艺的交换与合作，包罗中科院、农科院、天津年夜学和浙江年夜学等，经由过程手艺、财产和本钱连系，但愿成为全球合成生物学财产生态高地。

而安徽华恒生物科技股分无限公司则是我国甚至世界丙氨酸第一年夜供给商。关在生物法合成丙氨酸的财产化，从其产能操纵率可见一斑：2017年至2020上半年，该公司丙氨酸产物产能操纵率为71.94%、90.30%、97.00%、89.13%，延续连结稳健成长态势。

青岛芝诺生物科技无限公司与合肥一兮生物科技无限公司则专注在以合成生物手艺出产母乳低聚糖，据流露，两家企业都已完成产物中试，估计可在近期实现量产。母乳低聚糖是母乳中固形物含量最高的三种物资之一，具无益生元感化，能够帮忙婴儿成立起本身的免疫系统，其作为婴儿配方奶粉的添加剂已添加在进口奶粉中。

科技助力合成生物产物落地

据领会，从要害菌种的设想到优化，我国良多科学家和公司都在合成生物手艺方面做了年夜量工作，将来会影响到糊口的各个方面。此中，良多国度级的合成生物学重点专项和绿色生物制造重点专项，也都在撑持这个范畴的成长。如中科院植生所王勇团队就已有新型自然甜味剂甜菊糖罕见组分Reb D、Reb M，甜茶素，新兽药和饲料添加剂黄芩素、新型糖尿病药物a-糖苷酶按捺剂I-1等多项基在合成生物学的原创性产物进入了财产化阶段。

一向以来，甜叶菊首要是从甜菊叶中提取，依靠在莳植的甜菊原料需求量庞大。近10年来，甜菊提取物一向是出口额最年夜的动物提取物品种。但甜菊质量良莠不齐、高质量组分含量低。为了取得高质量的甜菊糖苷，必需颠末复杂的分手提取进程，去除口感欠安的组分。合成生物学的呈现为从微生物中获得甜味剂带来了曙光。

　谈起具体研发进程，王勇说，“糖基化润色在自然产品的合成中普遍具有，但甜菊糖二萜母核的糖基化润色在天然界却特殊希少，只要3、四莳植物能够发生这类化合物，如甜叶菊、甜叶悬钩子、日本的明日叶等，化合物的品种也只要100 多种。我们解析了这类化合物在动物中是若何被合成的，哪些酶介入了这个进程，特殊是糖基化产品是若何被合成的，它的机制是甚么。基在催化机制的研究和项目化设想，进一步改良了这些要害酶的催化活性，终究经由过程合成生物手艺，在微生物底盘中实现了甜菊糖罕见组分Reb D和Reb M的定向、高效合成，并在2018年在全球规模内率先实现了工业范围化出产。”

据领会，该团队开辟的甜味剂原创产物，触及两个甜菊糖的罕见组分Reb M和Reb D。这是自然甜味剂中少有的口感与蔗糖无不同的自然代糖，这两种成份在自然甜叶菊的叶子中含量极低，仅靠提取没法实现工业范围的出产。

2019 年，基在合成生物手艺的Reb D和Reb M出产经由过程了美国食物药品治理局甜味剂认证。该发酵手艺今朝已部门代替了保守的动物提取体例，节俭了年夜量耕地，实现了不依靠在动物莳植提取的绿色出产。基在该手艺的甜味剂产物已在食物、饮料等范畴中取得了普遍利用，取得了很好的经济和社会效益。该手艺年夜年夜晋升了保守甜叶菊提取行业的手艺程度，对全部行业起到了示范和鞭策感化。

本钱节制律例完美成首要挑战

合成生物学在国内市场才方才鼓起，特别是在食物配料和功能养分范畴，这个进程中具有良多细分的市场机缘，同时也面对良多挑战。

此中，从尝试室概念阶段到工业化量产阶段，本钱节制是初期需要面临的重要难点。而在政策律例方面，作为食物原料或食物必需要有正当的身份，国内新食物原料的申报周期比力长，并且年夜多是参考国外律例核准的物资。同时，合成生物学出产的新型健康原料必需要纳入平安评价和监管系统中，是以全部进程漫长。不言而喻，律例的完美对合成生物学贸易化真正落地将起到主要鞭策感化。

今朝，对食物范畴的利用，美国和欧盟的划定都很清楚，基因项目菌株来历的食物、保健品和饲料添加剂是答应利用的，需要颠末一系列的申报审批。

我国当前只要很多试行政策，估计将来相干的法令律例也会逐步跟上。据领会，我国有些菌种已在平安性方面获批。当局的延续撑持和律例的完美会使合成生物学的成长进入快速通道。业内助士认为，市场的需求、行业的需求、国度的需求、人类成长的需求，是合成生物学家从选题到财产化必需要斟酌的问题。“生物项目、生物手艺只要转化为产物，办事在人、国度和行业，才有价值。”不管业内助士仍是专家，对合成生物学的将来都布满等候。（编纂 李闯）

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