梅花生物实现厌氧发酵高产L-缬氨酸技术突破

    近日，梅花生物科技集团股份有限公司与多家科研单位合作，在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上发表了题为《厌氧代谢进化实现同型缬氨酸发酵》（"Anaerobic metabolic evolution for homotypic L-valine fermentation"）的研究成果。这一突破性进展成功攻克了L-缬氨酸厌氧发酵的世界性技术难题，标志着我国在支链氨基酸绿色生物制造领域迈入国际领先行列。

    L-缬氨酸作为重要的支链氨基酸，广泛应用于食品、饲料、医药及化工等多个领域。传统生产工艺采用谷氨酸棒杆菌好氧发酵，存在显著的碳源利用效率问题：大量葡萄糖被用于细胞生长而非目标产物合成，导致缬氨酸产品的葡萄糖单耗居高不下。 从理论层面看，厌氧发酵通过目标产物（而非氧气）消耗葡萄糖代谢过程中产生的NADH，实现还原势平衡，从而最大限度地将碳源转化为目标产物，避免生成副产物或用于呼吸消耗。在全部20种氨基酸中，仅有L-丙氨酸和L-缬氨酸的生物合成能够恰好消耗葡萄糖分解产生的全部NADH，理论上最适合无氧发酵。虽然L-丙氨酸早已实现厌氧发酵产业化，但L-缬氨酸因其代谢路径更长、支路更复杂，设计出以缬氨酸为唯一还原势出口的高产菌株一直被视为技术难题，此前未见相关成功报道。

    梅花生物研究团队通过创新性地重构细胞氧化还原代谢网络，将细胞内NAD(P)H的再氧化过程与L-缬氨酸合成紧密耦联，使细胞生长必须依赖持续的L-缬氨酸合成来维持。结合实验室进化技术，团队成功实现了厌氧条件下L-缬氨酸的高效生物合成。这一技术突破已在工业发酵罐上完成规模化量产验证，生产指标达到60小时产酸83.6克/升，转化率达到理论值的85%，为L-缬氨酸生产提供了全新的低碳高效范式。

    该技术已申请十余件发明专利，完成了从菌种技术开发到核心有效基因靶点解析的全链条全球专利布局。特别值得关注的是，该成果采用了国产RNA引导核酸酶基因组编辑工具，突破了基因编辑技术的国外垄断，是梅花生物又一个从菌种到工艺全为原研的自主创新产品。

    梅花生物科技集团股份有限公司专注于氨基酸研发与生产，致力于以合成生物学推动产业升级。公司成功攻克L‑缬氨酸厌氧发酵世界性难题，实现从理论到工业规模的突破，为支链氨基酸绿色制造开辟新路径。这一技术突破具备多重示范意义，可打造低碳生产范式，显著降低葡萄糖单耗、提升碳源利用效率；实现技术自主可控，依托全链条原研技术打破国外技术垄断；树立产业升级标杆，为氨基酸产业技术升级提供可复制路径；同时积极践行 “双碳” 目标，以绿色生物制造助力碳减排。

    未来，梅花生物将继续深耕合成生物学，以更低碳高效的解决方案推动行业可持续发展，为全球氨基酸绿色转型提供中国方案与智慧。