第三屆未來食品科技創新國際研討會-婁文勇教授：代謝工程構建多途徑合成根皮素的釀酒酵母細胞工廠

報告內容

代謝工程構建多途徑合成根皮素的釀酒酵母細胞工廠

根皮素，一種二氫查爾酮類化合物，具有抗菌、抗氧化、抗癌和美白肌膚等特性，廣泛應用于食品、醫藥、農業和化妝品行業。目前，微生物合成根皮素主要面臨產量較低、底物價格昂貴，合成途徑中的關鍵酶查爾酮合酶（chalcone synthase，CHS）活性較低和底物的混雜性。本研究通過不同來源的CHS基因篩選、底物通道及啟動子微調等代謝工程策略，在釀酒酵母中，構建了以p-香豆酸為底物的根皮素合成途徑，根皮素產量為43.83 mg/L，根皮素/柚皮素為1.64。通過對EbCHS關鍵殘基進行篩選，構建了243 個突變體文庫，通過機器學習指導CHS的改造。根據模型預測和實驗驗證，我們獲得一個EbCHS三點突變，根皮素產量提升2.14 倍，為93.64 mg/L（根皮素/柚皮素為16.57），產物選擇性提高了10 倍。通過優化EbCHS F168Y/S211G/C344A表達和底物濃度，在搖瓶中，以p-香豆酸為底物，根皮素產量提高到238.08 mg/L；以根皮酸為底物，合成429.74 mg/L的根皮素；構建p-香豆酸合成途徑，從頭合成根皮素85.86 mg/L。結構分析表明，EbCHS F168Y/S211G/C344A突變體重塑了活性口袋，降低了底物和活性位點之間的空間位阻，改善了底物結合，共同提高了催化效率和產物選擇性。本研究通過克服查爾酮合酶的底物混雜性，提高了釀酒酵母中根皮素的合成，還展示了合成生物學中機器學習指導酶工程的潛力，提供一個可推廣的框架，以實現高價值天然產物高選擇性的微生物合成。

專家介紹

婁文勇 教授

華南理工大學科學技術研究院/城鄉高質量發展研究院 副院長（正處崗）

華南理工大學食品科學與工程學院

婁文勇，華南理工大學食品科學與工程學院教授、博士生導師，現任科學技術研究院/城鄉高質量發展研究院副院長（正處崗）、廣東省預制菜（食品）工程技術研究中心主任，中國食品科學技術學會傳統釀造食品分會理事會常務理事，廣東省食品學會副理事長；全國百篇優秀博士學位論文作者、國家優秀青年學科基金獲得者（首屆優青）、教育部新世紀優秀人才，廣東省“千百十工程”國家級培養對象、“百千萬工程”領軍人才；2005年獲華南理工大學生物化工專業博士學位，2007年赴英國Warwick大學從事合作研究。研究方向為食品生物技術、生物催化過程調控與應用、食品功能因子的挖掘及生物制造、營養素的包裹及定向遞送等。連續多年入選全球前2%頂尖科學家榜單（終身學術影響力榜），獲廣東省科技進步一等獎（排名第1）、日本東京國際發明獎金獎（排名第2）、廣東省自然科學類二等獎（排名第2）、國際iGEM大賽金獎（指導老師，2017，2025），中國輕工業聯合會“十一五”科技創新先進個人獎，中國石油和化學工業協會青年科技突出貢獻獎。承擔國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省重點研發計劃、廣東省自然科學基金重點項目、校企合作項目等50余項。在《Nat. Commun.》《 Nat. Synth.》《Sci. Adv.》《Microbiome》《Coord. Chem. Rev.》《Biotechnol. Adv.》《Chem. Eng. J.》《J. Agric. Food Chem.》《Food Hydrocoll.》等著名刊物上發表了SCI論文160余篇（封面論文11 篇, ESI高被引論文7 篇）；擔任《Food Wellness》主編，《Frontiers in Microbiology》《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》等刊物副主編，《Bioresources and Bioprocessing》《中國食品學報》等刊物編委；主編中文專著3 本及英文專著1 本；參編國家規劃教材2 本，參編中英文專著5 本。多項科研成果已實現了產業化。

實習編輯：王曉燕；編輯：閻一鳴；責編：張睿梅

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、 重慶三峽科技大學 、西華大學、成都大學、四川旅游學院、北京聯合大學、 中國-匈牙利食品科學“一帶一路”聯合實驗室（籌）、 普洱學院 共同主辦 的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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為系統提升我國食品營養與安全的科技創新策源能力，加速科技成果向現實生產力轉化，推動食品產業向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業大學、安徽農業大學、安徽省食品行業協會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫院臨床營養科、安徽糧食工程職業學院、安徽省農科院農產品加工研究所、安徽科技學院、皖西學院、黃山學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“第六屆食品科學與人類健康國際研討會”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到）在中國 安徽 合肥召開。

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