合成生物學(xué)與食品制造

劉延峰，周景文，劉龍，陳堅(jiān)

（1 江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心，江蘇 無(wú)錫，214122； 2 江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫，214122； 3 江南大學(xué)糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫，214122）

健康、安全、可持續(xù)的食品制造是人類健康和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。由于環(huán)境污染、氣候變化、人口增長(zhǎng)和資源面臨枯竭，如何保障安全、營(yíng)養(yǎng)和健康的食品供給面臨巨大挑戰(zhàn)。利用細(xì)胞工廠制造替代傳統(tǒng)食品獲取方式，建立可持續(xù)的食品制造新模式，將大幅降低食品生產(chǎn)對(duì)資源和能源的需求，減少溫室氣體的排放，并且提升食品生產(chǎn)與制造的可控性，有效避免潛在的食品安全風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)。

利用合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)建細(xì)胞工廠，并且提升重要食品組分、功能性食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)化學(xué)品的合成效率，是解決目前食品制造面臨的問(wèn)題和主動(dòng)應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的重要研究方向。本文首先對(duì)食品合成生物學(xué)的重要意義與主要內(nèi)涵進(jìn)行了討論。其次，本文針對(duì)基于合成生物學(xué)技術(shù)的重要食品組分、功能性食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)化學(xué)品的典型代表性產(chǎn)品的生物制造進(jìn)展進(jìn)行了介紹。最后，對(duì)合成生物學(xué)與食品制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

1 中國(guó)食品科技與合成生物學(xué)

我國(guó)食品工業(yè)與食品科技在全球占據(jù)重要地位。食品工業(yè)方面，我國(guó)食品產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和食品進(jìn)出口量均居世界第一，為我國(guó)融合全球供應(yīng)鏈和提升我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提供重要支撐［1］。食品領(lǐng)域科研方面，我國(guó)食品領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)、授權(quán)數(shù)、論文發(fā)表量和引用數(shù)均位居全球第一，并且我國(guó)大學(xué)在“軟科”發(fā)布的2019 年全球食品學(xué)科排名前十的榜單中占據(jù)了5席［1］。

傳統(tǒng)食品獲取方式和供給模式由于環(huán)境污染、氣候變化和人口增長(zhǎng)日益面臨巨大挑戰(zhàn)，相關(guān)挑戰(zhàn)對(duì)未來(lái)食品供給方式和功能提出了新的要求。食品獲取方式和功能的改變將成為人類未來(lái)生產(chǎn)方法和生活方式改變的代表性問(wèn)題，未來(lái)食品應(yīng)該具備“更安全、更營(yíng)養(yǎng)、更方便、更美味、更持續(xù)”的特征［1］。其中，合成生物學(xué)為食品重要組分、功能性食品配料和重要功能營(yíng)養(yǎng)因子的生物制造提供了關(guān)鍵技術(shù)和方法支撐。食品合成生物學(xué)是在傳統(tǒng)食品制造技術(shù)基礎(chǔ)上，采用合成生物學(xué)技術(shù)，特別是食品微生物基因組設(shè)計(jì)與組裝、食品組分合成途徑設(shè)計(jì)與構(gòu)建等，創(chuàng)建具有食品工業(yè)應(yīng)用能力的人工細(xì)胞、多細(xì)胞人工合成系統(tǒng)以及無(wú)細(xì)胞人工合成系統(tǒng)，將可再生原料轉(zhuǎn)化為重要食品組分、功能性食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)更安全、更營(yíng)養(yǎng)、更健康和可持續(xù)的食品獲取方式［1］。

2 食品合成生物學(xué)：任務(wù)與挑戰(zhàn)

食品合成生物學(xué)的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段：①通過(guò)最優(yōu)合成途徑構(gòu)建及食品分子修飾，實(shí)現(xiàn)重要食品功能組分的有效、定向合成和修飾，為“人造功能產(chǎn)品”細(xì)胞的合成做準(zhǔn)備；②建立高通量高靈敏篩選方法，篩選高效的底盤(pán)細(xì)胞工廠，實(shí)現(xiàn)重要食品功能組分的高效生物制造，初步合成具有特殊功能的“人造功能產(chǎn)品”細(xì)胞；③實(shí)現(xiàn)人工智能輔助的全自動(dòng)生物合成過(guò)程的設(shè)計(jì)及實(shí)施，通過(guò)精確靶向調(diào)控，大幅度提高重要食品功能產(chǎn)品在異源底盤(pán)和原底盤(pán)細(xì)胞中的合成效率，最終實(shí)現(xiàn)“人造功能產(chǎn)品”細(xì)胞的全細(xì)胞利用［1］。食品細(xì)胞工廠的設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)調(diào)控是各類食品、食品配料或者添加劑的生物制造過(guò)程中所面臨的共性任務(wù)和挑戰(zhàn)。本文針對(duì)基于合成生物學(xué)技術(shù)合成植物蛋白肉所需關(guān)鍵組分、黃酮類植物天然產(chǎn)物和母乳寡糖三類典型代表性產(chǎn)品，介紹相關(guān)的生物制造研究進(jìn)展，并且討論目前食品合成生物學(xué)任務(wù)與挑戰(zhàn)。

2.1 植物蛋白肉所需關(guān)鍵組分的生物制造

人造食品的總體技術(shù)路線是構(gòu)建細(xì)胞工廠種子，以車間生產(chǎn)方式合成奶、肉、糖、油、蛋等，緩解農(nóng)業(yè)壓力，滿足日益增長(zhǎng)的食品需求。人造食品主要包括人造蛋、人造肉和人造奶等，其中人造肉是食品領(lǐng)域新興和突破技術(shù)，人造肉規(guī)?；圃旒夹g(shù)的突破將有望降低傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中資源與能源的消耗［2-6］。近年來(lái)，人造肉因其來(lái)源可追溯、食品安全性高、綠色可持續(xù)等優(yōu)勢(shì)引起了廣泛的關(guān)注，并且被MIT Technology Review評(píng)為2018 年全球十大突破技術(shù)之一。人造肉可分為植物蛋白肉和細(xì)胞培養(yǎng)肉兩大類。其中，植物蛋白肉成本相對(duì)較低、技術(shù)要求低、市場(chǎng)接受度高，因此植物蛋白肉現(xiàn)階段具有技術(shù)成熟的優(yōu)勢(shì)和優(yōu)先發(fā)展的潛力。 近年來(lái)， Impossible Foods、Beyond Meat 等多家公司已開(kāi)發(fā)出以植物蛋白為原料的植物蛋白肉制品并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。細(xì)胞培養(yǎng)肉與天然肉相似，不過(guò)目前成本較高，市場(chǎng)潛力大但仍需開(kāi)發(fā)。目前細(xì)胞培養(yǎng)肉相關(guān)產(chǎn)品仍主要處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，商業(yè)化細(xì)胞培養(yǎng)肉大規(guī)模上市并且得到市場(chǎng)廣泛認(rèn)可還需要更加全面的研究和應(yīng)用推廣［7-8］。植物蛋白肉和細(xì)胞培養(yǎng)肉均需要在制備過(guò)程中利用由微生物細(xì)胞工廠酶制劑、血紅素、維生素和脂類等關(guān)鍵成分，將所獲得的食品原料和功能成分進(jìn)行有機(jī)整合，最終獲取風(fēng)味協(xié)調(diào)、質(zhì)構(gòu)穩(wěn)定和擬真度高的重組食品，實(shí)現(xiàn)色、香、味、形的食品化整合。

然而，目前植物蛋白肉與禽肉的品質(zhì)還存在較大差距，急需在質(zhì)構(gòu)仿真、營(yíng)養(yǎng)優(yōu)化、風(fēng)味調(diào)節(jié)及成品定制等方面取得突破。利用特定功能的酶對(duì)植物蛋白肉進(jìn)行質(zhì)構(gòu)仿真、營(yíng)養(yǎng)優(yōu)化和風(fēng)味調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)植物蛋白肉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度改造、結(jié)構(gòu)親疏水性改造、過(guò)敏原等成分降解、蛋白質(zhì)利用率提升、糖脂蛋白的整合、異味成分的降解和風(fēng)味物質(zhì)提升。血紅素和高核酸酵母提取物的添加對(duì)于風(fēng)味品質(zhì)提升同樣具有重要作用。協(xié)同利用特定功能的酶和風(fēng)味物質(zhì)將有助于植物蛋白肉品質(zhì)提升，并且為基于3D 打印食品化的成品定制過(guò)程奠定基礎(chǔ)。

植物蛋白肉質(zhì)結(jié)構(gòu)仿真方面，由于植物蛋白缺乏肌肉蛋白特有的纖維結(jié)構(gòu)，因此感官品質(zhì)較差。交聯(lián)酶、脫酰胺酶和具有結(jié)構(gòu)功能的動(dòng)物蛋白的制備和綜合利用是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和漆酶是目前在食品加工中應(yīng)用最多的交聯(lián)酶［9-12］。谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶分別催化蛋白質(zhì)肽鏈中谷氨酰胺和天冬酰胺脫酰胺［13-15］。交聯(lián)酶、脫酰胺酶的應(yīng)用有望促進(jìn)植物蛋白質(zhì)類纖維結(jié)構(gòu)的形成。在植物蛋白肉營(yíng)養(yǎng)優(yōu)化方面，如何高效特異性降解植物蛋白致敏源是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。作為植物蛋白肉主要基材的大豆蛋白等含有多種致敏原，因此篩選特異性蛋白酶降解致敏原蛋白有望解決植物蛋白肉脫敏的問(wèn)題。在植物蛋白肉風(fēng)味調(diào)節(jié)方面，目前主要針對(duì)如何消除引起豆腥味的醇、醛等揮發(fā)性化合物以及導(dǎo)致苦味的苦味肽開(kāi)展研究。植物蛋白中的亞油酸或亞麻酸可轉(zhuǎn)化為小分子醇、醛等揮發(fā)性化合物，導(dǎo)致豆腥味產(chǎn)生。同時(shí)，蛋白質(zhì)在降解過(guò)程中形成的苦味肽會(huì)導(dǎo)致苦味的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響植物蛋白肉的風(fēng)味。應(yīng)用醇、醛脫氫酶破壞醇、醛分子，補(bǔ)充復(fù)合蛋白酶將促進(jìn)氨基酸生成（美拉德反應(yīng)的前體），可以顯著改善植物蛋白肉的風(fēng)味。

植物蛋白肉生產(chǎn)關(guān)鍵酶制備路線主要包括4個(gè)步驟：①獲得應(yīng)用性能理想的酶，從自然界或基因數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選目標(biāo)酶，并且基于應(yīng)用需求進(jìn)行分子改造，獲得理想的目標(biāo)酶；②構(gòu)建安全易用的生產(chǎn)宿主，以食品安全級(jí)生產(chǎn)菌株為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)高效轉(zhuǎn)化方法，優(yōu)化轉(zhuǎn)錄、翻譯與蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，構(gòu)建安全易用的宿主；③設(shè)計(jì)普適性強(qiáng)的表達(dá)策略，對(duì)酶編碼基因序列進(jìn)行深度優(yōu)化，提高目標(biāo)酶基因與宿主的適配性，構(gòu)建表達(dá)元件庫(kù)，提高目標(biāo)酶表達(dá)水平；④開(kāi)發(fā)高效的過(guò)程控制技術(shù)，在系統(tǒng)分析酶分子合成與分泌的基礎(chǔ)上，結(jié)合誘導(dǎo)條件和流加策略，實(shí)現(xiàn)菌體生產(chǎn)與目標(biāo)酶合成的平衡。

細(xì)胞培養(yǎng)組織、植物拉絲蛋白均缺乏真實(shí)的肉色，添加血紅蛋白能夠賦予植物蛋白肉和細(xì)胞培養(yǎng)肉真實(shí)的色香味感受。合成生物學(xué)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)微生物發(fā)酵法制備血紅蛋白的關(guān)鍵技術(shù)［16-19］。血紅蛋白生物合成需要利用成熟的微生物底盤(pán)細(xì)胞（釀酒酵母、畢赤酵母等）來(lái)表達(dá)植物根瘤組織來(lái)源或動(dòng)物血紅細(xì)胞來(lái)源的血紅蛋白。血紅蛋白合成代謝途徑主要包含珠蛋白合成和血紅素合成兩個(gè)模塊［20-23］。在底盤(pán)細(xì)胞中優(yōu)化與適配高效珠蛋白合成模塊和高效血紅素合成模塊，有望提升血紅蛋白合成效率。最后，在獲得高效血紅蛋白合成菌株的基礎(chǔ)上開(kāi)展發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化，為菌株生長(zhǎng)和血紅蛋白合成過(guò)程提供適宜的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件，助力細(xì)胞工廠發(fā)酵法高效合成血紅蛋白。

2.2 黃酮類化合物的生物制造

植物天然提取物具有生物活性和藥理活性，這使得其在營(yíng)養(yǎng)保健和醫(yī)藥健康領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用［24］。然而，植物生長(zhǎng)周期一般較長(zhǎng)，而且植物中生物活性物質(zhì)的含量一般非常低，每千克植物僅含有若干微克或若干毫克目標(biāo)化合物［25］。大規(guī)模植物天然提取物的生產(chǎn)和應(yīng)用可能會(huì)導(dǎo)致植物群落破壞，甚至導(dǎo)致植物的滅絕。另外，植物中存在的活性物質(zhì)類似物會(huì)增加提取工藝的復(fù)雜程度，并且增加產(chǎn)品純化的成本［26］。因此，以植物為單一來(lái)源獲取植物天然提取物往往存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、提取費(fèi)用昂貴和對(duì)自然資源破壞嚴(yán)重的問(wèn)題。利用合成生物學(xué)技術(shù)改造微生物、開(kāi)發(fā)植物天然提取物的生物制造工藝引起了廣泛關(guān)注。相比于傳統(tǒng)提取工藝，生物制造工藝以可再生生物質(zhì)為原料，生產(chǎn)過(guò)程能耗低，并且污染物排放少［27］。目前，典型植物天然提取物的生物制造取得了顯著進(jìn)展，包括萜類化合物、苯丙素類化合物以及生物堿類化合物［28-38］。

植物天然提取物的生物制造包括基因挖掘、細(xì)胞改造和發(fā)酵提取三個(gè)主要方面。具體步驟包括：①通過(guò)基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)等組學(xué)技術(shù)分析原生植物，挖掘植物天然提取物關(guān)鍵基因和代謝途徑；②通過(guò)關(guān)鍵基因異源表達(dá)、前體供給強(qiáng)化和輔因子再生強(qiáng)化等細(xì)胞改造技術(shù)，建立目標(biāo)產(chǎn)物合成途徑并且實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物高效合成；③通過(guò)發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化為植物天然提取物生產(chǎn)菌株提供合適的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件，提升目標(biāo)產(chǎn)物合成效率，并且進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離提取，獲得大量目標(biāo)產(chǎn)物。

黃酮類化合物是苯丙素類植物天然提取物中一類重要的化合物，基于合成生物學(xué)的黃酮類化合物生物制造是目前的研究熱點(diǎn)之一［39-44］。黃酮類化合物廣泛分布于植物界中，已報(bào)道超過(guò)8000 余種。黃酮類天然產(chǎn)物具有類似的合成途徑，其中柚皮素、生松素是關(guān)鍵平臺(tái)化合物。以柚皮素、生松素平臺(tái)化合物為前體，可以合成結(jié)構(gòu)和功能多樣的黃酮類化合物。因此，設(shè)計(jì)與構(gòu)建柚皮素和生松素的底盤(pán)細(xì)胞是實(shí)現(xiàn)黃酮類化合物高效生物制造的基礎(chǔ)。生產(chǎn)黃酮類化合物的釀酒酵母底盤(pán)細(xì)胞的構(gòu)建主要以下6個(gè)策略：①?gòu)?qiáng)化芳香族氨基酸和香豆酸/肉桂酸合成途徑；②減少黃酮代謝副產(chǎn)物積累；③去除不必要的糖苷水解酶；④擴(kuò)張細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；⑤強(qiáng)化糖基供體；⑥降低過(guò)氧化物酶活性。在生產(chǎn)黃酮類化合物釀酒酵母底盤(pán)細(xì)胞的基礎(chǔ)上，通過(guò)組裝與優(yōu)化來(lái)源于深紅酵母、香芹、矮牽牛、紫花苜蓿、擬南芥、甘草和淫羊藿的基因，已實(shí)現(xiàn)了最復(fù)雜黃酮類化合物之一的淫羊藿苷的生物合成。相關(guān)研究為以淫羊藿苷為主要成分的數(shù)百種藥物和保健品的原料供給提供了新的途徑［39］。因此，利用合成生物學(xué)技術(shù)構(gòu)建以廉價(jià)碳源、無(wú)機(jī)鹽為底物合成高附加值黃酮類化合物的微生物細(xì)胞工廠，有望實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)數(shù)以千計(jì)的黃酮類化合物，為黃酮類化合物高效獲取提供重要途徑。

2.3 母乳寡糖的生物合成

母乳寡糖是母乳與牛乳含量差別最大的物質(zhì)，牛乳中寡糖含量大約僅有0.05%，而母乳中這一比例達(dá)到5%～15%。母乳寡糖主要以半乳糖和N-乙酰氨基糖交替組成的碳骨架并且與乳糖相連，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)巖藻糖基化或唾液酸基化修飾而成。母乳寡糖中有大約80%是巖藻糖基化的寡糖，而牛乳中不含巖藻糖基化的寡糖。母乳寡糖中巖藻糖基化的寡糖對(duì)嬰兒早期減少感染和腸道菌群的建立等諸多方面起著重要作用。另外，母乳寡糖中約20%為唾液酸基母乳寡糖，主要包括3'-唾液酸基乳糖和6'-唾液酸基乳糖等。唾液酸基母乳寡糖能夠促進(jìn)嬰兒腸道益生菌增殖、神經(jīng)系統(tǒng)代謝、肝臟和肌肉組織發(fā)育［45］。因此，母乳寡糖是嬰兒配方奶粉的關(guān)鍵功能營(yíng)養(yǎng)因子。母乳寡糖高效制備為實(shí)現(xiàn)嬰兒配方奶粉對(duì)母乳的“深度模擬”提供重要技術(shù)支撐［46-50］。

2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）和乳酰-N-新四糖（LNnT）是典型母乳寡糖。2'-FL 被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)為嬰幼兒奶粉的添加劑（2015 年9 月），在歐盟被批準(zhǔn)為新型食品添加劑。LNnT 分別于2016 年3 月和2016 年8 月被美國(guó)和歐盟批準(zhǔn)為食品添加劑。2'-FL 在嬰幼兒配方奶粉中的建議添加量為2g/kg，按全球嬰幼兒奶粉年產(chǎn)量270 萬(wàn)噸計(jì)算，預(yù)計(jì)需求量為32 400 噸/年。目前荷蘭、德國(guó)公司投入巨資對(duì)母乳寡糖，包括2'-巖藻糖基乳糖、3'-巖藻糖基乳糖、乳酰-N-四糖、6'-唾液酸基乳糖和3'-唾液酸基乳糖進(jìn)行研發(fā)，預(yù)計(jì)3～5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

目前母乳寡糖生物制造主要以大腸桿菌作為底盤(pán)細(xì)胞［49，51-55］。然而，由于大腸桿菌生產(chǎn)的產(chǎn)品存在內(nèi)毒素污染的風(fēng)險(xiǎn)，影響了母乳寡糖的安全性。相比于大腸桿菌，作為典型工業(yè)微生物的枯草芽孢桿菌是食品安全菌株，并且無(wú)內(nèi)毒素產(chǎn)生，更適合于母乳寡糖的合成［56-60］。另外，枯草芽孢桿菌遺傳背景清晰并且基因編輯技術(shù)成熟，為基于合成生物學(xué)技術(shù)構(gòu)建高效合成母乳寡糖工程菌提供了有利條件。

以枯草芽孢桿菌為宿主合成2'-FL 已取得了顯著研究進(jìn)展。首先，利用與凝血酶結(jié)合的DNA適配體的調(diào)節(jié)元件，進(jìn)行2'-FL 合成途徑基因表達(dá)水平的上調(diào)和內(nèi)源乳糖運(yùn)輸抑制基因的表達(dá)水平的下調(diào)，2'-FL 的產(chǎn)量提高了27.3 倍，達(dá)到674mg/L［61］。進(jìn)一步在底物轉(zhuǎn)運(yùn)通道、途徑酶表達(dá)和輔因子GTP的再生效率等方面進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控，2'-FL 的合成效率顯著提高，搖瓶發(fā)酵2'-FL的產(chǎn)量達(dá)1035mg/L。最后，將2'-FL 合成菌株在3L 發(fā)酵罐中進(jìn)行補(bǔ)料分批培養(yǎng)，2'-FL的最高產(chǎn)量達(dá)到5.01g/L，底物得率達(dá)到0.85mol/mol 巖藻糖。相關(guān)研究為未來(lái)進(jìn)一步提高2'-FL的合成效率奠定了良好基礎(chǔ)［62］。

利用細(xì)胞工廠合成LNnT 是實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽銵NnT 的一種重要方法。研究人員利用枯草芽孢桿菌CRISPRi 系統(tǒng)針對(duì)LNnT 生物合成途徑中的3 條競(jìng)爭(zhēng)途徑的4個(gè)基因設(shè)計(jì)了一系列sgRNA，對(duì)糖酵解途徑中的pfkA和pyk基因、戊糖磷酸途徑中的zwf基因和磷壁酸合成途徑中的mnaA基因表達(dá)進(jìn)行下調(diào)。通過(guò)單獨(dú)抑制每條通路，篩選獲得提高LNnT/葡萄糖轉(zhuǎn)化率的最佳靶向sgRNA。隨后，對(duì)糖酵解途徑、戊糖磷酸途徑和磷壁酸合成途徑進(jìn)行組合下調(diào)，LNnT產(chǎn)量由1.32g/L提高到1.55g/L。在此基礎(chǔ)上，為了提高中間代謝物乳酰-N-三糖Ⅱ向LNnT 的轉(zhuǎn)化效率，研究人員敲除了分支途徑中tuaD基因，并且過(guò)表達(dá)lgtB基因，使得LNnT 產(chǎn)量進(jìn)一步提高到2.01g/L。最后，通過(guò)優(yōu)化誘導(dǎo)劑木糖的添加時(shí)間和用量，LNnT在搖瓶中產(chǎn)量達(dá)到2.30g/L，在3L生物反應(yīng)器中產(chǎn)量達(dá)到5.41g/L，為生物法規(guī)?；苽銵NnT奠定了基礎(chǔ)［63］。

3 結(jié) 論

合成生物學(xué)技術(shù)為解決食品制造面臨的挑戰(zhàn)提供了重要技術(shù)支撐，是食品領(lǐng)域研究的重要方向。以植物蛋白肉關(guān)鍵組分、黃酮類植物天然產(chǎn)物和母乳寡糖為代表的典型食品組分、功能性食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)化學(xué)品的生物制造目前已取得顯著進(jìn)展。在食品合成生物學(xué)理論研究、技術(shù)方法建立和典型產(chǎn)物合成路徑打通的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展合成的目標(biāo)產(chǎn)物的范圍、創(chuàng)建智能化細(xì)胞工廠和大幅度提升食品組分、食品配料和功能營(yíng)養(yǎng)品的合成效率，實(shí)現(xiàn)全細(xì)胞利用和工業(yè)規(guī)模制備是未來(lái)研究的重要方向。

綜上所述，食品合成生物學(xué)是解決未來(lái)食品面臨的重大挑戰(zhàn)的主要方法之一，包括新食品資源開(kāi)發(fā)和高值利用、多樣化食品生產(chǎn)方式變革、功能性食品添加劑和營(yíng)養(yǎng)化學(xué)品制造等。我國(guó)必須加強(qiáng)食品合成生物學(xué)等具有重大意義的食品生物技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，并率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，搶占世界的科技前沿和產(chǎn)業(yè)高地，造福人類。