近日《尖端科學(xué)》報道，韓國科學(xué)技術(shù)高等研究院(KAIST)的研究者利用代謝工程方法，改造大腸桿菌成功生產(chǎn)彩虹著色劑，為食品和化學(xué)行業(yè)提供可持續(xù)色素原料。
制造天然色素來替代危害人體健康的合成色素，一直是人們關(guān)注的方向。大腸桿菌已經(jīng)被用于天然色素的生產(chǎn)，包括類胡蘿卜素、靛藍(lán)、花青素和紫菜素等。但是，天然綠色和海軍色的著色劑的生物合成尚未見報道。同時，很多天然產(chǎn)物都是疏水性的，它們聚集在細(xì)胞膜內(nèi)，這導(dǎo)致了細(xì)胞生長受到限制，從而使目標(biāo)化學(xué)品產(chǎn)量減少。
通過綜合的膜工程策略，KAIST的研究人員增加了彩虹著色劑——3種類胡蘿卜素和4種violacein衍生物，它們是大腸桿菌典型疏水性天然產(chǎn)物。經(jīng)整合系統(tǒng)代謝工程、細(xì)胞形態(tài)工程、內(nèi)膜和外膜囊泡形成以及優(yōu)化發(fā)酵過程，彩虹著色劑的產(chǎn)量顯著增加，達(dá)到322毫克/升蝦青素(紅色)、343毫克/升β—胡蘿卜素(橙色)、218毫克/升玉米黃質(zhì)(黃色)、1.42克/升原紫菜素(綠色)、0.844克/升原脫氧紫菜素(藍(lán)色)、6.19克/升紫菜素(海軍藍(lán)色)和11.26克/升脫氧紫菜素(紫色)。
該研究采取的膜工程方法，普遍適用于微生物生產(chǎn)更加廣泛的疏水性較強的天然產(chǎn)物，可用于食品、化妝品、化學(xué)和制藥等各個領(lǐng)域。
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