江南大学团队突破叶黄素合成技术，创675.40 mg/L最高纪录

江南大学团队突破叶黄素合成技术，创675.40 mg/L最高纪录

近日，江南大学生物工程学院周景文教授团队在叶黄素生物合成领域取得重大突破。研究团队首次在解脂耶氏菌中成功合成α-胡萝卜素和叶黄素，在5升发酵罐中实现了675.40 mg/L的叶黄素滴度，创下目前报道的最高纪录。这一研究成果已发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上。

叶黄素是一种重要的类胡萝卜素，被誉为“眼黄金”，在保护视力、延缓白内障、预防癌症等方面具有重要作用。目前，叶黄素主要通过植物提取获得，但存在产量低、生长周期长等缺点。因此，利用微生物合成叶黄素成为一种重要的绿色可持续生产方法。

周景文团队选择解脂耶氏菌作为宿主菌，这种菌株具有以下优势：

• GRAS认证的安全菌株
• 丰富的乙酰辅酶a含量
• 高脂质积累潜力
• 适合生产脂溶性化合物

研究团队通过精细的代谢工程策略，成功构建了高效的叶黄素合成途径：

1. 优化番茄红素合成模块，通过筛选不同来源的番茄红素合成酶，最终获得626.00 mg/L的番茄红素滴度。
2. 突破α-胡萝卜素合成瓶颈，通过酶定位优化和区隔化屏障解决，实现α-胡萝卜素的有效转化。
3. 提高羟化酶活性，对叶黄素合成所需的LUT1和LUT5进行截短，并与P450还原酶同时定位于内质网和脂滴位点。
4. 添加抗氧化剂BHT，提高类胡萝卜素的稳定性和抗氧化性能，最终在5升发酵罐中获得675.40 mg/L的叶黄素滴度。

中国农科院深圳农业基因组研究所黄三文团队在《自然—通讯》发表的研究显示，通过蛋白质工程和代谢流量控制两种策略，可以有效解除酶底物抑制，实现β-胡萝卜素的高效生产，产量达到39.5克/升。

广东省科学院微生物研究所朱红惠团队则在酿酒酵母中通过调控脂质代谢，显著提升了番茄红素的产量，ino2和ino4敲除菌株番茄红素产量分别增加了2.6倍和1.8倍。

周景文团队的这一突破为叶黄素的工业化生产提供了重要参考。解脂耶氏菌作为宿主菌展现出的优异性能，以及团队开发的代谢工程策略，为更多具有商业价值的类胡萝卜素的高效生产开辟了新途径。

这一成果不仅解决了叶黄素生物合成的关键瓶颈，也标志着我国在合成生物学领域持续领跑。随着技术的进一步优化和放大，未来有望实现叶黄素的低成本、大规模生产，为食品、医药和保健品行业提供优质的原料来源。