青岛日报社/观海新闻6月1日讯 6月1日下午，青岛农业大学与东营春润江河生物科技有限公司签约，以1000万元价格成功转让虾青素绿色生物制造工程菌株专利所有权。该项专利具有效率高、成本低、可定向规模化合成虾青素的技术优势。创下山东省虾青素绿色生物制造领域单笔专利转让金额最高纪录。
颠覆传统，定向高效低成本规模化合成虾青素
虾青素是一种天然产物，具有超强抗氧化、抗炎、护眼等多重生理功能，是自然界中最强的天然抗氧化剂之一，其抗氧化能力是维生素E的550倍，是维生素C的6000倍，远超β-胡萝卜素、番茄红素等传统抗氧化剂，其在保健品、化妆品、饲料等多个领域的应用正呈现出爆发式增长的态势。正因为如此，虾青素相关产业正快速成长为全球大健康产业核心赛道。
当前市面上天然虾青素多采用雨生红球藻培育提取工艺，但其培育过程对环境参数要求严苛，增殖速率与生物体量提升空间有限，培育周期偏长，天然富集的有效活性成分占比与精制纯度难以满足大规模产业化低成本生产的市场需求，制约了行业规模化普及与高效供给。因此，行业亟需新技术实现突破升级。
随着生物制造前沿技术的迅猛发展，虾青素产业转型升级迎来了全新契机。新兴研发路径正逐步打破传统生产模式的固有局限，重塑行业生产成本结构与市场供给体系，有力赋能产业提质增效、扩容升级，助力虾青素大健康赛道向着千亿级市场规模稳步迈进。
青岛农业大学生命科学学院杨建明教授团队以大肠杆菌等微生物细胞为核心底盘，利用合成生物学技术，系统构建了天然活性虾青素的生物合成工艺和产品制备工艺技术，成功构建出产量达1.54g/L的绿色生物合成高产菌株。相关技术精准破解行业发展痛点，处于行业领先水平。
“此次转让的专利核心内容为一种高产虾青素的大肠杆菌重组菌株及其构建、应用技术，该菌株可高效合成左旋全反式高活性虾青素，生产成本仅为传统生物制造天然虾青素成本的十分之一，这为生物制造绿色转型提供关键技术支撑。”杨建明介绍。这项技术将从根本上颠覆虾青素传统生产模式，实现虾青素定向、高效、低成本、规模化合成。
“当前，我国生物制造产业正迈入高质量发展新阶段。”东营春润江河生物科技有限公司董事长张贞涛表示，此次专利受让将加速技术成果转化应用，助力行业技术革新与产业升级。未来，校企双方将在技术研发、市场推广、产业布局等领域深化合作，携手推动虾青素绿色生物制造技术规模化、产业化发展，助力我国生物制造产业高质量跃升。
AI辅助，多种合成生物学技术加速科研攻关
“虾青素作为天然抗氧化成分的代表，拥有广阔的市场前景。”杨建明介绍。2016年，他到美国访学时，接触并深入了解了虾青素。10余年来，他一直从事虾青素生物制造研究。他带领的团队在整个研发过程中，充分利用关键酶AI大数据挖掘、酶工程、基因组无痕高效编辑、代谢工程改造、工程菌株高密度发酵工艺优化等合成生物学技术，加速科研攻关。
这其中AI技术的应用极大地加速了研发的效率。“如果说生物制造是‘建造’，那酶就是能精准完成任务的纳米机器人，它们在细胞工厂内，承担着催化、检测、调控和计算的任务。虾青素在微生物细胞内的合成过程中，酶同样起着至关重要的作用，因此找到合适的酶是其中至关重要的一步。传统人工筛选的方式，效率低、匹配度低，人工智能技术的应用突破了人工筛选极限，大幅度提高了酶的筛选效率。”杨建明介绍。
团队充分利用AI大数据基因组挖掘、酶学信息分析与生物信息学预测技术，对2000余种微生物基因做了系统筛选，比对不同来源酶的结构特性、催化效率与热稳定性，筛选适配宿主表达、高催化活性的虾青素合成关键酶基因。“我们通过蛋白结构模拟、突变位点预测与酶工程理性设计，获得具有优势功能酶基因组合，并将不同的酶安排在细胞工厂内合适的‘岗位’上，从而在细胞内形成一条完整的虾青素‘生产线’，达到提高虾青素生产效率和纯度的目的。”杨建明介绍。
据悉，杨建明教授团队长期致力于农林废弃物生物质资源化利用和番茄红素、虾青素合成生物学技术的研发攻关，并取得了一系列创新突破，特别是在农林废弃物资源转化为糖等发酵原料，利用大肠杆菌、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌、罗氏真养产碱杆菌等微生物细胞工厂实现虾青素、番茄红素、异戊二烯、β-榄香烯、β-石竹烯、蒎烯、桧烯、法尼烯多种萜烯化合物等生物合成方面取得了一系列重要成果。
相关成果获得山东省教育厅自然科学科技进步一等奖1项、青岛市自然科学奖二等奖1项、山东省科技成果转化与推广典型案例二等奖、科技部举办的2022年度全国颠覆性创新技术大赛领域赛优胜奖及总决赛优秀奖。在合成生物学领域国际著名期刊共发表论文80余篇；授权中国发明专利47件。2024年“光合固碳细菌绿色合成高值化合物”专利曾以100万元成功转让。（青岛日报/观海新闻记者 王世锋/文 韩星/图）
责任编辑：孙源熙
