SỰ CHỈ RÕ

Vitamin là một trong những vi chất dinh dưỡng thiết yếu mà cơ thể con người không thể tự tổng hợp. Là một nhà sản xuất toàn cầu lớn, ngành sản xuất vitamin của Trung Quốc đã trải qua ba cuộc chuyển đổi công nghệ quan trọng. Giai đoạn đầu dựa vào tổng hợp hóa học, sử dụng dầu mỏ và các sản phẩm nông nghiệp làm nguyên liệu thô. Phương pháp này phức tạp và gây ô nhiễm cao. Giai đoạn thứ hai, kết hợp tổng hợp hóa học với xúc tác enzym, đưa vào phản ứng do enzym thúc đẩy, giúp cải thiện độ tinh khiết và hiệu quả. Thế hệ thứ ba là công nghệ lên men sinh học hoàn toàn, đã nổi lên như một bước ngoặt. Bằng cách sử dụng các vi sinh vật biến đổi gen, các nguồn tài nguyên tái tạo như đường có thể được chuyển đổi trực tiếp thành vitamin mục tiêu, giúp giảm đáng kể cả mức tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường.

Các chất dinh dưỡng chức năng như vitamin B5 hiện đang được sản xuất thông qua các công nghệ tiên tiến như kỹ thuật chuyển hóa, tối ưu hóa quá trình lên men và sinh học tổng hợp, cho phép sản xuất hiệu quả cao, ít carbon và bền vững. Ví dụ, trong quá trình sản xuất VB5, các nhà khoa học đã hạn chế mạng lưới chuyển hóa của vi khuẩn Escherichia coli để đạt được hiệu quả, mang lại một giải pháp thay thế khả thi cho các phương pháp truyền thống.

Quá trình sản xuất thông qua quá trình lên men sinh học hoàn toàn bao gồm quá trình điều hòa chuyển hóa đa mô-đun phức tạp, bao gồm tối ưu hóa quá trình hấp thụ glucose, chuyển hướng dòng carbon trung tâm và cân bằng cofactor. Bằng cách điều chỉnh chính xác các con đường sử dụng glucose và tăng cường cung cấp pyruvate, các nhà nghiên cứu đã cải thiện đáng kể năng suất và hiệu suất chuyển đổi VB5. Hơn nữa, việc kiểm soát chặt chẽ các con đường cạnh tranh và sự hình thành sản phẩm phụ là rất cần thiết. Các công cụ chỉnh sửa gen tiên tiến như CRISPR đã được sử dụng để xóa hoặc ức chế các con đường sản sinh axit amin và axit hữu cơ không mong muốn, giúp giảm thiểu lãng phí tài nguyên và tăng cường tích lũy sản phẩm mục tiêu. Việc biểu hiện protein ngoại sinh cũng đã được tối ưu hóa để tăng cường vận chuyển nội bào và ngoại bào của VB5 và các tiền chất của nó, dẫn đến một hệ thống sản xuất hiệu quả hơn.

Ngành công nghiệp vitamin của Trung Quốc đang bước vào kỷ nguyên mới của đổi mới độc lập và sản xuất tiên tiến. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc giám sát thông minh các quá trình lên men, điều chỉnh động lực học dựa trên dữ liệu đa ô-míc và tối ưu hóa hệ thống các bước giới hạn tốc độ quan trọng. Mục tiêu là đạt được sự tăng trưởng và sản xuất tách biệt nhưng đồng bộ trong các chủng công nghiệp, liên tục mở rộng ranh giới về sản lượng và chất lượng.

Khi công nghệ sinh học tổng hợp và phân tích tự động hội tụ, một thế hệ nhà máy vitamin thông minh, ít carbon và xanh mới đang dần trở thành hiện thực. Sự chuyển đổi này không chỉ hỗ trợ Trung Quốc chuyển mình từ "công xưởng thế giới" thành "nhà lãnh đạo công nghệ toàn cầu", mà còn đóng góp sự đổi mới và chuyên môn của Trung Quốc vào các sáng kiến dinh dưỡng và sức khỏe toàn cầu.