周景文：合成生物学引领未来食品颠覆性变革

　　江南开学府，万顷湖波扬；屏障九龙好，山高水又长！坐落在太湖畔的江南大学拥有120年历史，具有厚重的文化积淀，江南大学直属科研单位——未来食品科学中心更是个中翘楚。中心聚焦前沿交叉学科，引领世界食品科学基础研究，开发食品领域颠覆性技术，努力实现让老百姓“吃好饭”，为实现人民对美好生活的向往添智加质。

　　岛津早在2018年就与江南大学生物系统与生物加工工程研究室建立合作实验室。今年双方进一步升级合作，成立江南大学未来食品科学中心-岛津合作实验室并举办尖端科研峰会。藉由此次机会，岛津联合分析测试百科网采访了江南大学未来食品科学中心周景文副主任及其团队教师，请他们分享团队在食品生物合成等领域的研究探索经验，以及对岛津分析仪器的使用感受。

江南大学未来食品科学中心副主任 周景文教授（左）

　　合成生物学：高附加值产品最佳选择

　　合成生物学是代谢工程与其他多项技术交叉融合而诞生的学科。合成生物学不仅为代谢工程提供了丰富的生物元件，还提供新思路和操纵工具，推动了微生物代谢工程发展。

　　周景文团队主要研究方向包括利用微生物代谢工程和合成生物学等手段来强化微生物合成植物天然产物和高价值化合物或转化大宗化工品。“例如，我们团队基于合成生物学技术，完善了酿酒酵母基因和蛋白质过量表达技术，而此技术又为代谢工程改造酿酒酵母高效合成其他酶制剂、化合物提供了更便捷和高效的工具。”在与岛津开展的合作实验室峰会中，周景文说到。

　　研究团队在组建初期，从国家工业化的战略需求出发，用微生物法合成大宗化工品满足国家工业化发展的需求，实现了维生素C前体2-KLG、丙酮酸、酮戊二酸等的高效合成。同时也为满足轻工业行业需求，为行业关键问题提供技术解决方案。周景文表示，团队通过氮代谢调控机制的研究，显著降低了黄酒生产过程中有害化合物氨基甲酸乙酯的积累，显著提高了黄酒的品质，为黄酒的国际化铺平了道路。

　　“进入新世纪后，团队依托多年在轻工技术与工程方面的技术积累，积极与代谢工程、合成生物学、人工智能等前沿技术交叉结合，深入研究如何利用微生物方法合成具有保健和医药作用的黄酮类化合物。同时我们也探索解决细胞培育肉的关键问题及技术验证，并通过中国轻工业联合会的验收，总体达到国际领先水平，为实现节能减排和提高人民的生活品质贡献自己的力量。”周景文说到。

　　构建细胞工厂，实现高效、低成本绿色生产

　　合成生物学通过设计全新的细胞内代谢途径，使医药产品、高附加值食品等能够利用廉价糖类等原料，通过微生物细胞进行合成，从而降低产品的生产成本，为绿色生产提供可能。越来越多的食品功能成分、医药中间体和大宗化工品，通过高效、低成本的绿色生物制造方式来实现工业生产。

　　目前，周景文团队已经实现了多种高附加值天然化合物单位最高产量，如柚皮素、黄杉素、水飞蓟素、淫羊藿苷、白藜芦醇、角鲨烯等，并且这些化合物进入了工业化技术验证阶段，未来有望实现量产。

　　此外，团队探索了氧化葡萄糖酸杆菌代谢工程改造技术，实现了氧化葡萄糖酸杆菌内源的I-E型CRISPR/Cas系统开发，为实现利用合成生物学调控氧化葡萄糖酸杆菌高效合成2-KLG奠定了基础。

　　团队成员余世琴表示，“我们在对微生物进行改造的过程中，发现生物元件能够丰富合成生物学的资源库，两者相辅相成，共同促进对方发展。良好的借鉴对微生物代谢工程提供独特且有价值的思路，加速实现科研目标。”

江南大学未来食品科学中心助理研究员 余世琴

　　探索食品生物合成前沿研究，提高物质转化效率

　　合成生物学通过原件在微生物体内组装，设计全新的细胞内代谢途径，合成新型化合物，形成细胞微生物工厂。团队自组建之日起，除了满足国家工业化需求，在合成生物学前沿进行了探索。“例如，我们对食品酶进行改造，合成有效的食品功能性分子，通过监测发酵过程的变化，确定酶改造的效果。同时我们也开发了微生物底盘细胞，实现了一些食品酶和功能性食品蛋白的高效表达，降低了合成成本。第三，我们在前两者工作的基础上，开发了高通量筛选平台，提高酶分子和底盘细胞的改造效率，实现合成生物学的高效组装和适配。”周景文说道。

　　未来，团队将利用微生物细胞工厂生产营养功能分成、高价值天然产物和其他高价值化合物，以实现高效、低成本的绿色生产过程，在提高资源转化效率的同时摆脱传统农牧业的弊端。

　　提高工作效率的三大期望

　　在合成生物学实验室研究中，不同研究阶段往往涉及不同类型的仪器。周景文在峰会学术报告中介绍到，从上游基因克隆与菌株构建开始，研究人员要使用PCR仪、核酸电泳、蛋白电泳来验证基因克隆是否成功。在中游阶段，人们需要对所构建菌株进行性能分析，判断是否能够产生目标产品，这一阶段普遍会使用液相、质谱、液相色谱联用仪等仪器用于产物的定性和定量分析。在下游产物纯化阶段，人们常用包括制备液相、蛋白纯化仪器、小型发酵罐、流式分选、荧光显微镜等。

江南大学未来食品科学中心副研究员 张国强

　　团队张国强副研究员表示，随着科学技术的发展，人们对分析仪器的要求也会逐步提高。尤其是可靠性方面，实验人员希望分析仪器的可靠性得到进一步提高。生物实验过程中的仪器更加精密，维修更为复杂，高质量可靠的仪器设备是实现科研成果的重要工具。

　　张国强副研究员希望所有分析仪器在使用过程中稳定、可靠，能持续提供真实、有效的数据。其次，希望仪器操作简单化，让科研人员、学生易上手。在提高仪器使用效率的同时，进一步加速工作效率加快完成科研任务。最后，希望科学仪器厂商不断提高仪器分析精准度，利于发掘合成生物学和微生物代谢过程中关键的科学问题。

　　携手岛津，共同见证合成生物学发展洪流

江南大学未来食品科学中心工程师 房峻

　　食品一直以来都是国民之重，食品和生物技术方面的科学研究和人才培养需要相关机构的支持。房峻工程师在团队中主要负责仪器设备使用和日常管理，与岛津的仪器结下了不解之缘。

　　2018年3月，江南大学生物系统与生物加工工程研究室与岛津共同建立了联合实验室。2019年11月，江南大学未来食品科学中心成立，研究室更名为：食品合成生物学与生物制造实验室。随着双方合作不断深入，随着双方合作不断深入，团队的科学研究应用岛津的仪器设备完成了诸多工作，并取得丰硕的成果。

　　对于日常工作，房峻工程师表示：“从双方合作开始，岛津为我们实验室提供定期的售后服务，极大地保障了仪器设备正常运行。作为用户来说，我们非常满意岛津的销售、安装、售后服务。未来，希望双方借助合作实验室这一平台加强实质合作、实现优势互补、创造机遇，共同为中国食品行业建设做出贡献。在未来的食品创新和生物制造领域，我们团队期望岛津能够继续见证物质分析事业的发展，引领行业技术的进步。”