【瑞士步琦】黑果枸杞花青素在合成生物学中的研究进展

简介

中国科学院华南植物园农业与生物技术中心的药用植物种质创新与利用团队，在国家自然科学基金和中国科学院战略重点研究计划等项目的支持下，通过多组学联合分析，在黑果枸杞（Lycium ruthenicum）花青素代谢工程方面取得了显著的研究进展。这项研究的成果被发表在《食品前沿》（Food Frontiers）杂志上。DOI: 10.1002/fft2.440

植物天然色素

花青素是一类广泛存在于植物界中的水溶性色素，属于黄酮类化合物。它们对植物的颜色表现至关重要，同时也是许多水果、蔬菜和其他植物产品呈现红色、紫色到蓝色等颜色的主要原因。其在很多领域都发挥重要作用，如：在食品工业领域，作为天然色素添加到食品和饮料中，提供颜色并增加产品吸引力。用于制作功能性食品，利用其健康促进特性等。在生物医药领域，花青素具有多种健康益处，包括强大的抗氧化活性，能够减轻氧化应激，预防某些慢性疾病。它们还具有抗炎、抗癌和改善心血管健康等潜在益处。传统上，花青素主要通过从植物中提取获得，但这受到植物生长季节的限制，周期长，含量低，且提取工艺繁琐；此外，花青素的化学全合成成本高，难度大。

黑枸杞作为国家二级重点保护植物，同样也有“花青素之王”的美称。艾培炎、韦国等科研人员通过多组学联合分析，挖掘出调控花青素合成积累的核心转录因子LrAN₂。在前期建立的黑果枸杞高效遗传转化体系的基础上、通过完善愈伤组织诱导、优化悬浮细胞培养体系等一系列措施，取得了悬浮愈伤组织高效合成果实花青素主成分 petanin 的突破性进展，实现了 96.23 毫克/克干重的花青素高产。这一研究成果可有效缓解野生黑果枸杞资源被过度开发利用的窘境、保护我国西北地区脆弱生态环境。

步琦合成生物学整体解决方案

在实验过程中，生物样品通常会采取冷冻干燥的方式保存来保证样品的生物活性。而步琦则可提供包括-55℃/-85℃/-105℃多款高性能冷冻干燥机可选。

文中所提到的，关于培养条件对 LrAN₂OE 悬浮细胞花青素产量和生物量的影响，通过优化培养-基的条件（如5％蔗糖或葡萄糖对 LrAN₂OE 悬浮细胞的生物量和花青素产量有积极影响），使得花青素产量最高达96.23 mg/g DW。在此阶段，步琦公司也有在线近红外手段实时监测培养基各项指标参数，帮助实验条件优化。

发酵后代谢产物的浓缩同样非常重要。通过浓缩，可以显著提高代谢产物的浓度，使其更容易进行后续的处理和应用，从而有助于简化后续的分离和纯化步骤。步琦在样品浓缩方面拥有丰富的经验和解决方案，从实验室级到工业级全方面覆盖。

浓缩产物的分离纯化是拿到目标产物花青素的关键，如文中所说，采用分析型 HPLC 在 UV 530nm 波长下对花青素进行检测并选定纯化条件。那么如何能够快速有效且大量得到花青素产物呢？步琦公司在样品制备领域拥有高性能的中压/高压制备色谱，可大大提高样品单次处理能力。