突破传统，生物技术重塑食品未来
在食品工业创新浪潮中，合成生物学技术正成为关键驱动力。无论是精准高效的酶转化，还是平衡折中的全细胞催化，或是成熟稳健的发酵法，这些技术都在重新定义食品的生产方式。
本文将深入解析这三种核心生物制造技术的原理、特点与差异，并探讨它们在我国“三新食品”申报中的现状与策略，为食品行业创新提供实用指南。
三大合成生物学技术详解
1酶转化法：
酶转化法利用从微生物细胞中提取的酶作为生物催化剂，在温和条件下高效加速特定化学反应，催化特定底物生成目标产物。
核心原理：酶在体外作为蛋白质催化剂，能够高度特异性地识别底物分子，通过降低反应活化能来加速转化过程，而自身在反应中不被消耗。
工艺特点：反应体系相对简单，通常包含底物、酶制剂（粗酶液）和缓冲系统，在生物反应器中控制温度、pH等参数。
主要优势：反应条件温和（常温常压）、特异性极强（副产物少）、催化效率高、环境友好。
应用实例：（备注：已成功申报的新食品原料、食品添加剂案例）
- 甜味剂：甜菊糖苷（酶转化法）（大肠杆菌 BL21(DE3)为底盘微生物）
- 新食品原料（代糖）：D-阿洛酮糖（枯草芽孢杆菌为底盘微生物）
2全细胞催化法：
全细胞催化法利用完整微生物细胞作为生物催化剂，利用细胞内酶系进行生物转化生成目的产物。
核心原理：以整个微生物细胞（通常为非生长状态或休眠状态）作为催化剂，利用细胞内固有的多酶系统进行单步或多步生物转化。
工艺特点：发酵获得有转化酶活性的细胞后，通常会经过预处理以提高膜通透性，但不进行细胞生长和繁殖，底物进入细胞进行酶促反应从而生成目的产物。
主要优势：无需酶分离纯化、可利用多酶系统、辅因子可再生、稳定性较好。
3 发酵法：
发酵法利用活体微生物的完整代谢网络（如细菌、酵母等），在生长繁殖过程中将底物转化为目标产物。
核心原理：为微生物提供适宜的营养和环境条件，利用其生长代谢过程中产生的酶系和代谢途径，将底物（如糖类、甘油、淀粉等碳源）转化为目标产物。
工艺特点：过程包括菌体生长和产物合成两个阶段（有时同步进行），需要严格控制温度、pH、溶氧、营养供给等参数。
主要优势：技术成熟、适合大规模生产、可利用廉价原料、能完成复杂产物的合成。
应用实例：（备注：已成功申报的新食品原料、食品添加剂案例）
- 营养强化剂：2’-岩藻糖基乳糖（多以大肠杆菌、少数为枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒状杆菌作为底盘微生物）
- 营养强化剂：乳糖-N-新四糖（多以大肠杆菌为底盘微生物）
- 新食品原料（代糖）：D-阿洛酮糖（大肠杆菌 K12 MG1655为底盘微生物）
三种技术在“三新食品”申报中的考量因素
在我国“三新食品”（新食品原料、食品添加剂新品种、食品相关产品新品种）申报框架下，合成生物学技术需面临以下的监管考量。
生产菌株安全性：需要详细证明生产菌株的安全性，包括：菌株分类学地位和鉴定，菌株致病性、耐药性和产毒潜力评估，菌株遗传稳定性
发酵产物组成：详细分析目标产物的化学结构、纯度和杂质谱
有害物质控制：证明有效控制了可能产生的有害代谢副产物（如有机溶剂等）
生产工艺稳定性：提供多批次生产数据证明工艺的稳定性和产品的一致性
三种技术在“三新食品”中的申报现状
- 截止目前已通过技术审评并发布批准公告的三新食品中，利用发酵法和酶转化法生产的新食品原料和食品添加剂新品种已成功申报20例，其受体微生物/底盘微生物主要是大肠杆菌、其次是枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌。
- 利用发酵法生成的3种物质（共18款）已经成功申报：其中食品营养强化剂有2种：2’-岩藻糖基乳糖（14款）、乳糖-N-新四糖（3款）；新食品原料1种：D-阿洛酮糖（1款）。
- 利用酶转化法（涉及遗传修饰微生物）生成的2种物质（共2款）已经成功申报：新食品原料1种：D-阿洛酮糖（1款）、甜味剂1种：甜菊糖苷（酶转化法）（1款）。
- 利用全细胞催化法生成的物质暂无成功申报案例
附表：申报现状整理
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物质名称 |
申报类型 |
受体微生物 |
供体微生物 |
来源 |
发布日期 |
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2’-岩藻糖基乳糖 |
营养强化剂 |
大肠杆菌K-12 DH1 MDO |
螺杆菌 (Helicobacter spp.) |
关于桃胶等15种“三新食品”的公告（2023年第8号） |
2023/10/8 |
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大肠杆菌K-12 MG1655 |
螺杆菌 (Helicobacter spp.) |
关于桃胶等15种“三新食品”的公告（2023年第8号） |
2023/10/8 |
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大肠杆菌BL21(DE3) |
奈瑟菌(Neisseria spp.) |
关于桃胶等15种“三新食品”的公告（2023年第8号） |
2023/10/8 |
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|
大肠杆菌BL21(DE3) |
幽门螺杆菌 (Helicobacter pylori) |
关于石斛原球茎等23种“三新食品”的公告（2024年第2号） |
2024/3/13 |
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大肠杆菌 BL21 star(DE3) |
大肠杆菌 O126 |
关于阿拉伯木聚糖等8种“三新食品”的公告 |
2024/8/5 |
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谷氨酸棒状杆菌 |
滑动假土地杆菌 |
关于阿拉伯木聚糖等8种“三新食品”的公告 |
2024/8/5 |
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大肠杆菌 K-12 GI724 |
普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus) |
关于拟微球藻油等12种“三新食品”的公告 |
2024/10/10 |
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|
大肠杆菌BL21(DE3) |
脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis) |
关于金花茶培养物等11种“三新食品”的公告（2024年第6号） |
2024/12/13 |
||
|
大肠杆菌BL21(DE3) |
埃希氏菌(Escherichia spp.) |
关于金花茶培养物等11种“三新食品”的公告（2024年第6号） |
2024/12/13 |
||
|
大肠杆菌BL21(DE3) |
螺杆菌 (Helicobacter spp.) |
关于甜叶菊多酚等20种“三新食品”的公告(2025年第1号) |
2025/2/10 |
||
|
大肠杆菌W |
螺杆菌 (Helicobacter spp.) |
关于甜叶菊多酚等20种“三新食品”的公告(2025年第1号) |
2025/2/10 |
||
|
枯草芽孢杆菌 168 |
枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） |
关于D-阿洛酮糖等20种“三新食品”的公告 |
2025/7/2 |
||
|
大肠杆菌BL21(DE3) |
幽门螺杆菌（Helicobacterpylori） |
关于D-阿洛酮糖等20种“三新食品”的公告 |
2025/7/2 |
||
|
大肠杆菌K-12 MG1655 |
幽门螺杆菌（Helicobacterpylori） |
关于D-阿洛酮糖等20种“三新食品”的公告 |
2025/7/2 |
||
|
乳糖-N-新四糖 |
营养强化剂 |
大肠杆菌K-12 DH1 MDO |
奈瑟菌(Neisseria spp.) |
关于桃胶等15种“三新食品”的公告（2023年第8号） |
2023/10/8 |
|
营养强化剂 |
大肠杆菌BL21star(DE3) |
奈瑟菌(Neisseria spp.) |
关于拟微球藻油等12种“三新食品”的公告 |
2024/10/10 |
|
|
营养强化剂 |
大肠杆菌BL21(DE3) |
奈瑟菌(Neisseria spp.) |
关于樱花多酚等11种“三新食品”的公告（2025年第3号） |
2025/5/7 |
|
|
D-阿洛酮糖 |
新食品原料 |
大肠杆菌 K12 MG1655 |
脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis） |
关于D-阿洛酮糖等20种“三新食品”的公告 |
2025/7/2 |
|
D-阿洛酮糖 |
新食品原料 |
枯草芽孢杆菌 |
瘤胃球菌 CAG55 Ruminococcus sp. |
关于D-阿洛酮糖等20种“三新食品”的公告 |
2025/7/2 |
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甜菊糖苷 |
甜味剂 |
大肠杆菌BL21(DE3) |
甲基杆菌（Methylocaldum szegediense） |
关于石斛原球茎等23种“三新食品”的公告（2024年第2号） |
2024/3/13 |
