行业背景与市场痛点 - 檀香精油被誉为"液体黄金" 是世界最顶级的天然香料之一 其核心价值成分檀香醇在香水 化妆品 医药和宗教仪式中需求巨大 [1] - 天然檀香木资源稀缺且价格昂贵 市场价约2500美元/公斤 因生长缓慢需数十年成材 导致供应极不稳定 [1] 技术突破与解决方案 - 通过合成生物学构建微生物"芳香本草细胞" 实现檀香精油的可持续 规模化发酵生产 是解决资源瓶颈的理想途径 [3] - 研究团队运用亚细胞区室工程策略 开发P450酶过氧化物酶体表面展示技术 成功突破细胞色素P450酶的催化瓶颈 [3] - 关键技术创新包括：利用过氧化物酶体靶向信号肽ePTS1将关键酶靶向定位 使檀香烯及檀香醇总产量提升5.1倍至0.9 g/L [4] - 截断P450酶跨膜域并与膜蛋白Pex15融合 实现酶在过氧化物酶体膜表面的精准定位 将檀香烯转化率从31.0%提升至36.2% [4] - 通过增加过氧化物酶体表面数量提供更大催化空间 最终将转化率进一步提升至60.6% [4] 产业化成果 - 在5升发酵罐中进行补料分批发酵 檀香醇产量高达10.4 g/L 创下目前文献报道的最高水平 [3][4] - 该技术为玫瑰精油酵母的产业化成功延伸 已进入产业化阶段 [3] - 工程化改造酵母过氧化物酶体的策略 为复杂植物天然产物的高效生物合成提供新路径 [4] 研究支持与知识产权 - 研究工作得到国家重点研发计划 合成生物学海河实验室 天津市合成生物技术创新能力提升行动和国家自然科学基金等项目资助 [5] - 相关成果已发表于国际学术期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry 并申请专利多项 [5] - 中国科学院天津工业生物技术研究所高级工程师王冬为论文第一作者 戴住波研究员和张学礼研究员为共同通讯作者 [5]

檀香精油市场与合成生物学应用 - 檀香精油被誉为"液体黄金"，核心成分檀香醇广泛应用于香水、化妆品、医药和宗教领域，市场需求巨大 [2] - 天然檀香木资源稀缺，生长周期长达数十年，市场价格高达2500美元/公斤，供应极不稳定 [2] - 合成生物学通过微生物发酵实现可持续生产，研究团队此前已成功产业化"玫瑰精油酵母"技术 [2] 核心技术突破 - 采用亚细胞区室工程策略改造过氧化物酶体，开发P450酶表面展示技术，解决催化瓶颈，檀香醇产量达10.4 g/L创纪录水平 [3][12] - 通过Pex15膜蛋白融合和跨膜域截短，将P450酶精准定位在过氧化物酶体表面膜，转化率从31%提升至36.2% [7] - 过表达PEX11基因使过氧化物酶体数量增加，膜表面积扩大，檀香醇产量再提升42.6%，转化率跃升至60.6% [10] 工业化生产工艺 - 5L发酵罐采用两阶段补料发酵（生长+诱导生产）结合原位萃取技术 [12] - 引入细菌血红蛋白VHb优化氧传递，过表达INO2转录因子扩大内质网空间，突变体PDR3增强产物转运 [12] - 最终工程菌株PEX1511-VIP-R实现13.1 g/L檀香烯和10.4 g/L檀香醇产量，碳源成本低于100美元/公斤 [12] 技术应用前景 - 过氧化物酶体工程策略可推广至紫杉醇、甾体激素等复杂天然产物的合成 [14] - 该技术已成功应用于人参皂苷CK的异源合成（YS Shi, Metab.Eng.,2021） [14] - 微生物发酵生产模式将颠覆传统植物提取供应链，保护濒危檀香木资源 [15] 行业会议信息 - 第四届合成生物与绿色生物制造大会（SynBioCon 2025）将于8月20-22日在宁波举办，聚焦AI+生物制造赛道 [18] - 专题论坛覆盖绿色化工与新材料、未来食品、未来农业三大领域 [19] - 同期举办生物制造青年论坛、产业高层座谈会及科技成果对接活动 [20]