合成生物学助维生素生产绿色高效

“现在的维生素常作为食品、饮料添加剂，也会用于化妆品、保健品等一系列产品中。”国药控股星鲨制药生命科学研究院执行院长喻喜华说。

“传统的维生素生产方法包括化学提取法和化学合成法。前者是从植物或者其他富含该维生素的来源中，用化学溶剂等来提取；后者是根据维生素的化学结构，通过化学反应进行合成。”国药控股星鲨制药软胶囊制剂车间主任苏志伟介绍。

此外，一些微生物具备合成某些维生素的能力。因此生产维生素还有微生物发酵法，通过发酵培养进而实现维生素工业化生产。

微生物发酵合成是维生素制造的重要方向。生物制造技术的应用可以有效实现节能、减排和降耗，是实现维生素制造绿色发展的重要突破口。例如传统的维生素B6生产主要依赖化学法合成，合成过程中要用到强腐蚀性的三氯氧磷和有毒溶剂苯等，且副产物处理难度较大，存在安全隐患，污染环境。“生物发酵方法相对而言比较温和，反应温度大多在30—37摄氏度，不需要高温高压。”张大伟说，生物发酵方法使用的原材料大多没有有毒化学试剂，在能耗、排放和环保等方面，更加符合绿色发展要求。

改造“细胞工厂”提高维生素生产效率

随着生活水平的不断提高，人们对于维生素食品的需求日益增长。为支撑相关食品产业发展，维生素生产工艺需要进一步改良、升级和转型。

维生素B5的生产就经历了从化学合成法到微生物发酵法的蝶变。此前维生素B5需使用甲醛、异丁醛和丙烯腈等易燃易爆原料合成，生产过程中会产生有剧毒的含氰废水。中国科学院微生物所研究员温廷益团队对野生大肠杆菌进行了近30轮代谢工程改造，大幅提高了维生素B5的生产效率。2023年4月，该成果经过转化后建成产量达2500吨的全球首条维生素B5生物发酵绿色生产线。