一、所属领域
1.所属领域：合成生物学
2.应用对象：生物基表面活性剂
二、项目介绍
1.痛点问题
鼠李糖脂是一种由微生物，特别是假单胞菌或博克氏菌等合成的小分子生物基表面活性剂，在石油开采、环境污染修复、食品、造纸和医药等领域应用潜力大，甚至具有取代化学表面活性剂的趋势。其分子由糖基部分和脂质部分组成，其中糖基部分是由一分子或两分子鼠李糖通过α-1,2-糖苷键连接，分为单糖型和双糖型。目前工业上主要使用的鼠李糖脂生产菌株是铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），但由于P. aeruginosa是一种条件致病菌，其生物安全性存在问题，因此鼠李糖脂在安全微生物中的异源合成受到了广泛关注。同时，目前微生物发酵生产鼠李糖脂的原料成本较高，且产量较低。据估计发酵过程中碳源的成本约占鼠李糖脂生产总成本的20%，并且已报道的鼠李糖脂发酵产量仅为20-30 g/L。因此，精确调控发酵条件，深入研究关键基因的调控机制及环境因素，并对菌株进行改造，对于降低发酵成本和提升产量至关重要。此外，现有的鼠李糖脂分离纯化工艺复杂，包括溶剂萃取、柱层析和膜分离等多个步骤，需占总生产成本的70%~80%，因而开发高效的分离纯化工艺是控制成本、实现商业化的关键。综上所述，在非致病微生物中构建高产鼠李糖脂的细胞工厂，并开发高效的发酵与纯化工艺，是推动鼠李糖脂安全、低成本生产及其商业化应用的关键挑战。
2.解决方案
针对当前微生物发酵生产鼠李糖脂的菌株安全性、高效发酵与纯化工艺开发方面的痛点问题，我们在非致病性微生物恶臭假单胞菌KT2440中构建鼠李糖脂生物合成途径。并通过代谢工程（敲除旁路分支途径、强化鼠李糖脂合成通路、精简基因组）、蛋白质工程、多组学分析、发酵精准调控等策略进一步提高鼠李糖脂含量，降低成本。
（1）鼠李糖脂生物合成途径的构建。将铜绿假单胞菌的基因rhlAB导入恶臭假单胞菌KT2440中，构建鼠李糖脂合成途径，并结合启动子工程和RBS工程，提高鼠李糖脂含量。
（2）鼠李糖脂代谢途径改造。通过多组学分析挖掘制约鼠李糖脂产量的关键基因元件，并优化代谢调控网络通过敲除分支途径、强化鼠李糖脂合成通路的关键基因、精简基因组提高鼠李糖脂含量。
（3）发酵优化。采用正交法优化发酵条件，从常用的碳源包括糖类、烷烃类和油类，以及工农业废料、水果和蔬菜废料、植物油加工废料等作为更低成本的可再生废物作为基质鼠李糖脂生物合成，进一步提高产量以及降低发酵成本。
（4）纯化工艺开发。针对目前鼠李糖脂分离纯化工艺操作复杂，分离过程中使用大量有机溶剂、酸碱等环境不友好试剂，采用膜过滤结合分馏塔等方法进行产物分离，减少溶剂及酸碱使用。
3.竞争优势分析（从技术和经济效益两个维度）
基于前期工作基础，结合团队在微生物合成的关键基因挖掘、代谢工程改造及发酵过程优化方面的研究优势，针对性解决当前铜绿假单胞菌生产鼠李糖脂存在的生物安全性低、基因改造困难、发酵产量低和分离纯化工艺繁琐等产业化关键问题，最终建立具有自主知识产权的鼠李糖脂生产线，在技术上处于全球领先水平。并且，随着环境法规和消费者对生态友好型产品的偏好增加，使得生物表面活性剂成为合成表面活性剂的更理想选择。鼠李糖脂作为一种天然生物表面活性剂，在石油开采、环境污染治理、化妆品、农业等多个领域展现出广阔应用前景。全球鼠李糖脂市场规模在未来几年内将保持稳定增长，预计到2025年将达到约10亿美元。目前市场上优质鼠李糖脂主要由赢创集团（德国）生产，通过本项目高品质自主知识产权鼠糖脂生产线建立，可逐步实现优质鼠李糖脂的国产化原料替代；此外，杭州拥有花西子、纳爱斯、珀莱雅等多个日化品牌，本项目相关产品的成功产业化应用可切实为本地日化企业减少生产和运输成本，进一步提升杭州日化产业聚集的区域优势，共建多方共赢的发展格局。综上所述，我们在鼠李糖脂生物合成领域取得的研究突破及其相关产业化应用具有重要的技术和经济效益上的竞争优势。
4.技术成熟度及市场应用前景
√实验室开发 样机/样品 中试/放大 示范应用
应用前景：
鼠李糖脂的应用领域涵盖了石油、日化、化妆品、食品、农业、医药和环境等多个行业，是一种多用途的生物表面活性剂。其具有绿色、环保、无毒、安全、天然、高性能等特点，是目前应用技术最成熟、研究时间最长的生物表面活性剂。并且由于应用领域广泛，一旦能低成本工业化，可以取代化学表面活性剂，在碳中和、碳达峰战略目标下，有利于节能减排，保护环境。
5.知识产权情况
暂无。
三、合作需求
技术开发 技术转让 技术许可 作价入股 引入风投 其他（请注明）
（如有详细合作需求请进一步补充）
四、团队介绍
杭州裕元生物科技有限公司是一家以智能生物制造新机理和产业变革性技术问题为突破口，以合成生物技术产品商业化为核心，围绕智能生物制造开展技术创新研究和产业转化研究，致力于合成生物学技术研发与营养健康化学品开发应用的创新型企业。公司基于全球领先的“下一代工业生物技术”，建立了微生物细胞工厂的合成生物学改造的技术平台，实现多糖、代糖、香精香料等产品的绿色低成本生物制造，可广泛应用于食品健康、动物营养、医药中间体等众多领域。
五、联系方式
单位：杭州裕元生物科技有限公司
联系人：张博
电话：0571-89903476
邮箱：270572059@qq.com
