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簡介

中國科學(xué)院華南植物園農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)中心的藥用植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用團(tuán)隊(duì)，在國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究計(jì)劃等項(xiàng)目的支持下，通過多組學(xué)聯(lián)合分析，在黑果枸杞（Lycium ruthenicum）花青素代謝工程方面取得了顯著的研究進(jìn)展。這項(xiàng)研究的成果被發(fā)表在《食品前沿》（Food Frontiers）雜志上。DOI: 10.1002/fft2.440

植物天然色素

花青素是一類廣泛存在于植物界中的水溶性色素，屬于黃酮類化合物。它們對植物的顏色表現(xiàn)至關(guān)重要，同時(shí)也是許多水果、蔬菜和其他植物產(chǎn)品呈現(xiàn)紅色、紫色到藍(lán)色等顏色的主要原因。其在很多領(lǐng)域都發(fā)揮重要作用，如：在食品工業(yè)領(lǐng)域，作為天然色素添加到食品和飲料中，提供顏色并增加產(chǎn)品吸引力。用于制作功能性食品，利用其健康促進(jìn)特性等。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，花青素具有多種健康益處，包括強(qiáng)大的抗氧化活性，能夠減輕氧化應(yīng)激，預(yù)防某些慢性疾病。它們還具有抗炎、抗癌和改善心血管健康等潛在益處。傳統(tǒng)上，花青素主要通過從植物中提取獲得，但這受到植物生長季節(jié)的限制，周期長，含量低，且提取工藝繁瑣；此外，花青素的化學(xué)全合成成本高，難度大。

黑枸杞作為國家二級重點(diǎn)保護(hù)植物，同樣也有“花青素之冠”的美稱。艾培炎、韋國等科研人員通過多組學(xué)聯(lián)合分析，挖掘出調(diào)控花青素合成積累的核心轉(zhuǎn)錄因子LrAN₂。在前期建立的黑果枸杞高效遺傳轉(zhuǎn)化體系的基礎(chǔ)上、通過完善愈傷組織誘導(dǎo)、優(yōu)化懸浮細(xì)胞培養(yǎng)體系等一系列措施，取得了懸浮愈傷組織高效合成果實(shí)花青素主成分 petanin 的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了 96.23 毫克/克干重的花青素高產(chǎn)。這一研究成果可有效緩解野生黑果枸杞資源被過度開發(fā)利用的窘境、保護(hù)我國西北地區(qū)脆弱生態(tài)環(huán)境。

步琦合成生物學(xué)整體解決方案

在實(shí)驗(yàn)過程中，生物樣品通常會采取冷凍干燥的方式保存來保證樣品的生物活性。而步琦則可提供包括-55℃/-85℃/-105℃多款高性能冷凍干燥機(jī)可選。

文中所提到的，關(guān)于培養(yǎng)條件對 LrAN₂OE 懸浮細(xì)胞花青素產(chǎn)量和生物量的影響，通過優(yōu)化培養(yǎng)-基的條件（如5％蔗糖或葡萄糖對 LrAN₂OE 懸浮細(xì)胞的生物量和花青素產(chǎn)量有積極影響），使得花青素產(chǎn)量最高達(dá)96.23 mg/g DW。在此階段，步琦公司也有在線近紅外手段實(shí)時(shí)監(jiān)測培養(yǎng)基各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，幫助實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化。

發(fā)酵后代謝產(chǎn)物的濃縮同樣非常重要。通過濃縮，可以顯著提高代謝產(chǎn)物的濃度，使其更容易進(jìn)行后續(xù)的處理和應(yīng)用，從而有助于簡化后續(xù)的分離和純化步驟。步琦在樣品濃縮方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和解決方案，從實(shí)驗(yàn)室級到工業(yè)級全方面覆蓋。

濃縮產(chǎn)物的分離純化是拿到目標(biāo)產(chǎn)物花青素的關(guān)鍵，如文中所說，采用分析型 HPLC 在 UV 530nm 波長下對花青素進(jìn)行檢測并選定純化條件。那么如何能夠快速有效且大量得到花青素產(chǎn)物呢？步琦公司在樣品制備領(lǐng)域擁有高性能的中壓/高壓制備色譜，可大大提高樣品單次處理能力。