生物合成技术——绿色工艺及产品价值的体现

BIO China，全称“上海国际生物发酵产品与技术装备展览会”，创办于2013年，至今已连续举办7届，成为行业探讨、技术交流、人脉拓展、品牌宣传、客户服务等一站式交流平台。展览内容主要围绕发酵工程、生物工程、细胞工程、蛋白质工程、生物制药、生物饲料、生物农药、生物肥料、生物化工、食品发酵、益生制品等行业的新技术、新工艺、新装备为展示内容，打造集“展示、贸易、交流、商务”为一体的“生物发酵技术产业链、形式多样的配套会议及活动，涉及学术研讨、商务对接会、技术论坛、商贸恳洽会、专场技术交流会、科研成果洽谈会、新品发布会、评选颁奖等，打造高度国际化的社交生物发酵生态圈。

2020年第八届Bio China成功在上海新国际博览中心举办，作为由中国生物发酵产业协会主办的一场盛会，展会同期也举办了一系列代表行业领域发展前沿的交流会议。本期内容就和大家做一个简要分享。

生物合成体现绿色生产理念

化学品的制备总是会让人联想到化学合成方法，但这种方法也存在合成工艺复杂、生产过程产生较大污染的问题。因此，相关人员通过不断地研究、实践，逐渐将生物合成技术应用于化学品的合成，实现了化学品合成工艺的简化和环境友好，体现了绿色生产的理念。

MPCA合成模块的构建和优化

绿色生产也是中国科学院微生物研究所吴边博士奉行的宗旨，在他的报告中，介绍了5-甲基吡嗪-2-羧酸（MPCA）在目前工业上一种常见的化学合成方法，提出其存在工艺复杂、产物产率纯度低、污染环境等问题，不符合绿色生产理念。因此，吴博士团队以该路线为核心，逆向推导、细化，将其分为不同的合成模块，再将生物合成技术运用到各个模块中，最终实现了生物技术合成MPCA的方法，解决了化合方法存在的一系列问题，凸显了生物合成技术在绿色生产中的重要性。

生物合成在高值化合物领域的应用

唾液酸（Sialic acid，SA）是九碳糖神经氨酸酰化物的总称，学名“N-乙酰基神经氨酸”，是大脑神经节苷脂的重要组成部分，具有“诱导”和阻止病菌入侵的作用；它通常位于细胞膜最外层的糖类部分和分泌的糖复合物（糖脂，糖蛋白和多脂糖）的关键位置，是糖复合物结构和功能多样化的重要物质基础。由于燕窝中唾液酸含量高达7%-11%，所以唾液酸又称为燕窝酸。

Neu5Ac已有制备方式分类（节选自陈献忠教授报告《微生物合成生物制造高值化学品-以化妆品原料和唾液酸为例》）

但在江南大学生物工程学院陈献忠教授的研究中，这种燕窝中含有的高价值成分却是通过微生物合成的。陈教授以Neu5Ac、α-熊果苷为例，向与会人员展示了其利用微生物体系构建方式替代天然提取、化学合成制备高价值化合物的研究进展，并展示了部分产业化应用前景，凸显了在高值化合物领域应用生物合成技术的重要产业价值。

生物合成创造天然产物的纳米增效

虾青素

虾青素（Astaxanthin，ASTA）是类胡萝卜素的一种，有抑制肿瘤发生，增强免疫力，清除体内自由基等多方面的生理作用，对紫外线引起的皮肤癌有很好的治疗效果，对糖尿病引起的眼病也有防治作用。虽然虾青素具有多种生理活性，但也存在一些较难处理的缺点，如不稳定性，尤其对光极不稳定，虾青素在光照下易变质，这也是其它一些天然产物的通病，导致了天然产物的产业价值无法快速提高。

结晶状的大麻二酚

大麻二酚（Cannabidiol， CBD），是药用植物大麻中的主要化学成分，提取自雌性大麻植株，是大麻中的非成瘾性成分，具有抗痉挛、抗焦虑、抗炎等药理作用。大麻二酚不仅可以作用于多种疑难疾病的治疗，还可以有效地消除四氢大麻酚对人体产生的致幻作用，被称为“反毒品化合物”。大麻二酚也存在一定的缺点，其中最令研究人员头疼的就是它的生物利用度不高，被细胞吸收后活性维持时间较短，基本上12小时后就会失效。

北京化工大学生命科学与技术学院梁浩教授针对天然产物存在的一些问题进行了相关研究，发现将天然产物制备成纳米级的产品时，能够有效地改善其稳定性，提高功效。梁教授团队将虾青素制备成纳米乳形式，对其进行测试，结果发现虾青素纳米乳稳定性较游离虾青素高，在同一光照条件下，游离虾青素完全变质失活，而虾青素纳米乳基本无变质现象，且生理活性较强；该团队还制备了一种大麻二酚的纳米乳产品，称为CANACTIVE, 该产品被细胞吸收后发挥效用超过了12小时，较于大麻二酚在12小时后基本无效用，CANACTIVE具有更持久的活性作用。梁教授及其团队的研究向我们展示了天然产物改造后的优势，彰显了在天然产物领域应用生物合成技术的重要价值。

pET系统

不论用何种方式合成天然产物，产量一直都是生产者最关注的点。传统的生物合成方法通常是一种酶运用一套工艺的模式，这也导致了有些时候产物产量较低，不符合生产者的初衷。
针对这一问题，中国科学院分子植物卓越创新中心合成生物学重点实验室的杨晟研究员为我们作了简单的报告，提出了一种pET系统，实现了天然产物的高产。pET系统简单来说就是一种转基因技术，通常将相关基因转入如大肠杆菌等易于生长繁殖的高产菌体内，再使其用于工业生产。这一技术实现的关键就在于合成酶（生产工具）与底盘细胞（载体）的适配，杨主任团队则是利用了相关的酶基因与需钠弧菌（高产菌）重组，实现了产物的高产。通过pET系统可以看出，在生产天然产物的过程中，生物合成技术也起到了至关重要的作用。

结语

BIO CHINA 2020不仅展现了目前先进的生物合成设备及产品，还丰富了我们对生物合成技术的知识储备。随着科学技术的不断发展，生物合成方法也被广泛应用于工业生产中，在陈献忠教授、吴边博士所作的报告中，我们可以非常清楚地认知到生物合成技术是一种绿色生产技术，从绿色原料出发，到绿色技术的使用，最后到绿色产品的产出，这一整个绿色工艺流程也一直是我们唯铂莱遵循的理念和宗旨，专注天然产物，绿色生产，唯爱而来。

除了绿色生产这一理念，我们更注重产品本身的产量及其表现出来的功效。产品产量能够影响企业的发展，功效决定了企业的口碑。在梁浩教授及杨晟研究员的报告中，我们对于产品的运用也有了新的理解，从合成工艺入手，改良部分技术，提高产量；再从产品本身入手，对其及衍生物作相关的了解，扩大产品的应用范围，提高产品价值，这也是我们一直以来追求的目标。

（本文内容整理自BIO CHINA 2020报告会议，若有不足之处，欢迎指正）
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