工程化解脂耶氏酵母生产甜菜红食品色素

合成食品色素被广泛用于食品工业，但是消费者对安全和可持续性的关注驱动着对天然食品色素的需求。提取自甜菜根中的甜菜苷是一种常用的天然红色素，可作为食品添加剂“甜菜红”(E162)投入市场。然而甜菜中的甜菜苷含量非常低，湿重大约0.2%，这意味着甜菜苷的提取难以置信地浪费和低效。

甜菜苷的生产在一些传统作物例如Nicotiana benthamiana、Solanum lycopersicum (马铃薯) 和Oryza sativa japonica (稻米)中已经被工程化，这使得甜菜红色素的生产达到270 mg甜菜苷/100g鲜重，显著高于红甜菜。然而，这些植物基甜菜苷生产系统一样地依赖耕地，产量取决于气候。相比从植物中提取色素，使用微生物发酵从可再生原料中生物合成甜菜苷提供了一种更可持续和更低成本方法。甜菜苷的生产已经在Saccharomyces cerevisiae中被工程化，从刚开始的17mg/ L，提升到29mg/ L，再到31mg/ L。对于微生物生产甜菜苷来作为植物提取甜菜苷的一种可行替代，它必需具有成本竞争力，这需要高效生产。

在该研究中，研究人员通过工程化产油酵母Yarrowia lipolytica来开发一种可持续性驱动生物技术过程用红甜菜素的生产，也就是甜菜苷和异构体异甜菜苷。由于Yarrowia lipolytica是Crabtree阴性，它非常适合工业发酵。在可控补料分批发酵中使用葡萄糖作为碳源，代谢工程和发酵优化在51小时内产生1,271 ± 141 mg/ L甜菜苷和55 ± 7 mg/L异甜菜苷。依据生命周期分析(LCA)，在工业规模下，相比传统的从甜菜中提取甜菜苷，该发酵过程将需要明显更少的耕地、能量和资源。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-023-01517-5