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东南网4月28日讯(福建日报记者 李珂) 大家平常吃的面包、喝的果汁,很可能都含有一种叫山梨酸的防腐剂,它能有效抑菌,是全球公认最安全的食品添加剂之一。你可能不知道:目前几乎所有的山梨酸,都是用石油衍生的化学原料合成的——资源不可再生,生产过程也不够环保。更关键的是,这种“化学合成”身份让它难以满足消费者对“天然来源”成分的期待。 如今,这一局面被福建师范大学团队成功打破。记者27日获悉,福建师范大学生命科学学院李力教授团队等在国际顶级期刊《自然·通讯》上发表突破性成果:他们成功通过酿酒酵母“酿造”出了高产量的山梨酸。 研究的第一步,是找到微生物制造山梨酸的“天然蓝图”。团队从一株名为Myrothecium sp. FJNU6的真菌中意外分离出了山梨酸及其酰胺衍生物——这是首次在微生物中发现山梨酸的存在。通过全基因组测序和功能验证,他们破解了一个名为“soa”的基因簇:其中3个基因各司其职,分别负责搭建骨架、剪切释放和毒性修饰。有趣的是,真菌会把有毒的山梨酸迅速转化为无毒的酰胺形式,以免“自杀”。研究团队巧妙地只取前两个基因(soaA和soaB),就构建起一条专一高效的合成线路。 接下来,要把这条生产线搬进工业化的“细胞工厂”——酿酒酵母。“酿酒酵母安全、易培养,但天然不会产山梨酸。团队面临两大难题:一是山梨酸本身会抑制酵母生长,二是合成所需的原料(乙酰辅酶A等)供应不足。”李力教授说。 不过,他们找到了堪称精妙的解决方案。首先,采用一个受乙醇诱导、葡萄糖阻遏的启动子,让酵母在长身体阶段关闭生产,等长到足够数量后再开启合成,成功化解了“产品毒死自己”的矛盾。然后,通过代谢工程强化原料供应,更惊艳的是将关键酶“关进”细胞内的过氧化物酶体小隔间——那里天然富集原料,还能隔离毒性中间产物。这一空间区室化策略,让山梨酸产量跃升了15倍。 李力教授介绍说:“最后在50升发酵罐中,团队设计了双阶段、双酸碱度的流加工艺:先让酵母快速增殖,再切换条件诱导生产并降低毒性。经过134个小时发酵,山梨酸产量达到了每升1.84克,首次建立了山梨酸的完整微生物发酵生产体系。” 这不仅仅是一个产量数字。它首次完整解析了山梨酸的微生物合成途径,并构建了可扩展的绿色制造平台,真正破局了长期依赖石油化工的传统生产模式。业内人士将这一进展形容为:一小步,却是迈向可持续食品添加剂的一大步。未来,随着工艺优化,我们或许很快能在超市里看到标注“发酵来源”的山梨酸——更环保,也更符合人们对“清洁标签”的期待。 |