近日《尖端科學》報道，韓國科學技術高等研究院(KAIST)的研究者利用代謝工程方法，改造大腸桿菌成功生產彩虹著色劑，為食品和化學行業提供可持續色素原料。
制造天然色素來替代危害人體健康的合成色素，一直是人們關注的方向。大腸桿菌已經被用于天然色素的生產，包括類胡蘿卜素、靛藍、花青素和紫菜素等。但是，天然綠色和海軍色的著色劑的生物合成尚未見報道。同時，很多天然產物都是疏水性的，它們聚集在細胞膜內，這導致了細胞生長受到限制，從而使目標化學品產量減少。
通過綜合的膜工程策略，KAIST的研究人員增加了彩虹著色劑——3種類胡蘿卜素和4種violacein衍生物，它們是大腸桿菌典型疏水性天然產物。經整合系統代謝工程、細胞形態工程、內膜和外膜囊泡形成以及優化發酵過程，彩虹著色劑的產量顯著增加，達到322毫克/升蝦青素(紅色)、343毫克/升β—胡蘿卜素(橙色)、218毫克/升玉米黃質(黃色)、1.42克/升原紫菜素(綠色)、0.844克/升原脫氧紫菜素(藍色)、6.19克/升紫菜素(海軍藍色)和11.26克/升脫氧紫菜素(紫色)。
該研究采取的膜工程方法，普遍適用于微生物生產更加廣泛的疏水性較強的天然產物，可用于食品、化妝品、化學和制藥等各個領域。
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