合成生物学助维生素生产绿色高效

在信息技术、生物技术的加持下，当前维生素生产和分包环节不断向高效化方向迈进。

包括基因编辑在内的生物技术，能够在生产菌内部有目标地增强维生素合成路径，使菌株的生产能力更强。喻喜华说，菌种改良可以让“细胞工厂”更加高效。它们只需利用廉价易得的原材料，比如玉米淀粉、木质纤维素等，就可以通过发酵实现目标产物的高效转化。

合成生物学技术被认为是改变未来生产方式的颠覆性技术，也契合了“双碳”目标和可持续发展的理念。此前，中国科学院院士邓子新团队就利用合成生物学技术，成功开发出一种低成本、高效率、高收益、低污染生产维生素E的方法，使中国一跃成为维生素E的生产大国。

张大伟介绍，有一些维生素的天然“生产者”难以满足工业化生产要求，需要通过合成生物学的新方法加以改造。比如当前维生素B12相对昂贵，就是由于其天然“生产者”苜蓿中华根瘤菌虽然含有维生素B12的全部合成基因，但用它生产维生素B12方法复杂，生产周期很长。

苜蓿中华根瘤菌要在苜蓿的根部才能找到生长的最优环境，而工业生产中难以满足这样的条件。且苜蓿中华根瘤菌的同源重组效率低，缺乏有效的基因编辑工具，严重限制了菌种的改造。张大伟说，为此他和团队开发出适用于苜蓿中华根瘤菌的基因“剪刀”，实现了对基因组多基因编辑和大片段高效插入。

团队还在大肠杆菌细胞中成功组装、调控了维生素B12的从头合成，将合成途径长、结构复杂的维生素B12“生产线”，搬进成熟的“细胞工厂”大肠杆菌中，全新菌种及体外多酶体系合成维生素B12的周期都大幅缩短。张大伟说，如果技术能够得到实际应用，将进一步提升维生素B12的生产效能。

中国工程院院士郑裕国表示，我国维生素市场规模不断扩大，合成生物学技术的崛起与进步给维生素产业的发展带来新机遇。在合成生物学技术快速发展的推动下，维生素生产呈现从化学法向绿色低碳生物法发展的趋势。随着合成生物学技术的进一步升级与工程化应用，多个品种的维生素有望实现对原有生产路线的替代。