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Science & Technology
合成生物学
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合成生物学是一门集合了基因工程、生物化学和微生物学等学科的综合性科学，它的主要目标是利用生物体内的生物化学反应和遗传信息来设计、构建和优化新的生物体或生物工厂，用于合成有用的化学物质。
合成生物学在食品领域的运用涵盖了肉类和乳制品、饮料、食品安全、调味剂和添加剂等多个方面。
合成生物学在食品行业从研发到生产的流程
合成生物学在食品行业的研发到产业化历程可以包括以下几个阶段，每个阶段都涉及到一些关键的技术：
1、基因和细胞的筛选：通过基因编辑技术如CRISPR/Cas9或其他方法，对候选基因进行筛选和编辑，以提高目标生物的产量、质量或适应性。同时，也需要对候选细胞进行筛选以确保其具有所需的特性。
2、细胞工厂的搭建：在合成生物学中，细胞工厂是指为生产特定化合物而设计的微生物系统。这需要设计和构建基因组工程的宿主微生物，以满足产量、稳定性、生存能力等要求。
生产型细胞的筛选示例
3、生产细胞的筛选：通过高通量筛选技术，如细胞排序或筛选设备，对细胞进行鉴定和筛选，以选择出产量高、质量好的细胞株。
4、发酵：合成生物学的核心方法之一是利用微生物进行发酵生产。发酵过程涉及到培养条件的优化、营养物质的供应、pH和温度的控制等。
5、分离纯化：产生的目标产品需要从发酵液中进行分离和纯化。这可能涉及到各种技术，如离心、过滤、吸附、透析、蒸馏等，以提取和纯化目标产物。
合成生物学在食品生产环节的应用
在肉类和乳制品领域，美国公司ImpossibleFoods是植物人造肉领域的代表，他们通过改良的酵母发酵过程生产出豆血红蛋白，用于制作植物肉制品，使其更加接近真肉的口感和颜色。相比传统养殖行业，ImpossibleFoods的人造肉技术能够节约96%的土地、87%的水资源，并减少89%的温室气体排放。目前，该公司的植物肉产品已在超过3万家餐厅和1.5万多家杂货店销售。
拉丝蛋白植物基人造肉
美国的Nature’sFynd公司则通过改造从黄石国家公园火山温泉中发现的微生物黄球镰刀菌，进行发酵生产菌类蛋白质。这种蛋白质含有20种氨基酸，非常适合制作各种替代肉类、奶制品和蛋白质饮料等食品。
PerfectDay和ClaraFoods这两家美国企业则将目光投向了牛奶、蛋清和奶酪产品，利用合成生物学技术来合成相关的蛋白质产品。
在饮料领域，美国公司EndlessWest利用天然植物和酵母提取物来代替传统酒品中的味道和香气分子，然后与谷物酒精混合，生产出新型酒品。相比传统酒品，这些新型酒品无需经历漫长的发酵过程，却能达到相同的口感和香气。
在另一方面，合成生物学在食品安全调味剂和添加剂领域也有着十分可观的前景：
美国公司Mars与ThermoFisherScientific合作，设计和生产一种能够中和黄曲霉毒素的酶。
爱尔兰公司Miraculex和美国公司MilisBio正在开发蛋白质甜味剂。
瑞士公司Evolva则主要生产生物法提取的香兰素、白藜芦醇、L-阿拉伯糖和甜菊糖苷等产品。
中国公司爱普香料在生物法香料方面主要提供香兰素和乙偶姻。
The end
合成生物学在食品领域的应用带来了许多便利，但由于伦理和安全因素的考量，其应用受到限制。尽管如此，随着合成生物学技术在食品行业的不断优化和提高，以及相应的食品监管体系和政策法规的完善，未来人们的生活中将会有更多营养、健康、美味的食品出现。合成生物学技术也将为国家安全、粮食和能源供应、公共卫生和经济发展带来更加长远的发展。
参考信息：全球合成生物行业发展前沿分析邱伟龙1，廖秀灵2，罗巍2，李航1，夏霖2*，张岚1*，1（北京演绎科技有限公司，北京100000）
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