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天津工生所戴住波/张学礼等:创建高效芳香本草细胞,助力香精香料(檀香精油)产业化!
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]