SPEZIFIKATION
Vitamine zählen zu den lebenswichtigen Mikronährstoffen, die der menschliche Körper nicht selbst herstellen kann. Als einer der weltweit größten Produzenten hat Chinas Vitaminindustrie drei bedeutende technologische Transformationen durchlaufen. Die erste Phase basierte auf chemischer Synthese auf der Verwendung von Erdöl und Agrarprodukten als Rohstoffen. Dieses Verfahren war komplex und stark umweltbelastend. In der zweiten Phase, einer Kombination aus chemischer Synthese und enzymatischer Katalyse, wurden enzymgesteuerte Reaktionen eingeführt, die Reinheit und Effizienz verbesserten. Die dritte Generation ist eine vollständig biologische Fermentationstechnologie, die sich als bahnbrechend erwiesen hat. Durch den Einsatz gentechnisch veränderter Mikroorganismen können erneuerbare Ressourcen wie Zucker direkt in die gewünschten Vitamine umgewandelt werden, wodurch sowohl der Energieverbrauch als auch die Umweltverschmutzung drastisch reduziert werden.
Funktionelle Nährstoffe wie Vitamin B5 werden heute mithilfe modernster Technologien wie Stoffwechseltechnik, Fermentationsoptimierung und synthetischer Biologie hergestellt, was eine hocheffiziente, kohlenstoffarme und nachhaltige Produktion ermöglicht. Bei der Herstellung von VB5 beispielsweise haben Wissenschaftler das Stoffwechselnetzwerk von Escherichia coli eingeschränkt, um eine effiziente Produktion zu erreichen und so eine praktikable Alternative zu herkömmlichen Methoden zu bieten.
Die Produktion durch vollständige biologische Fermentation erfordert eine komplexe Stoffwechselregulierung mit mehreren Modulen, darunter die Optimierung der Glukoseaufnahme, die Umleitung des zentralen Kohlenstoffflusses und den Ausgleich von Kofaktoren. Durch die präzise Regulierung der Glukoseverwertungswege und die Verbesserung der Pyruvatversorgung konnten Forscher die VB5-Ausbeute und -Umwandlungseffizienz deutlich verbessern. Darüber hinaus ist eine strikte Kontrolle konkurrierender Stoffwechselwege und der Bildung von Nebenprodukten unerlässlich. Fortschrittliche Werkzeuge zur Genomeditierung wie CRISPR wurden eingesetzt, um Stoffwechselwege für unerwünschte Aminosäuren und organische Säuren zu löschen oder zu unterdrücken. Dadurch wurde die Ressourcenverschwendung effektiv reduziert und die Ansammlung von Zielprodukten erhöht. Die Expression exogener Proteine wurde ebenfalls optimiert, um den intrazellulären und extrazellulären Transport von VB5 und seinen Vorläufern zu verbessern und so ein effizienteres Produktionssystem zu schaffen.
Chinas Vitaminindustrie steht vor einer neuen Ära unabhängiger Innovation und fortschrittlicher Produktion. Zukünftige Forschung konzentriert sich auf die intelligente Überwachung von Fermentationsprozessen, die dynamische Regulierung auf Basis von Multi-Omics-Daten und die systematische Optimierung wichtiger geschwindigkeitsbegrenzender Schritte. Ziel ist es, ein entkoppeltes, aber synergetisches Wachstum und eine Produktion in industriellen Stämmen zu erreichen und so die Grenzen von Leistung und Qualität kontinuierlich zu erweitern.
Mit der Verschmelzung von synthetischer Biologie und automatisierten Analysetechnologien entsteht eine neue Generation umweltfreundlicher, kohlenstoffarmer und intelligenter Vitaminfabriken. Dieser Wandel unterstützt nicht nur Chinas Entwicklung von der „Weltfabrik“ zum „globalen Technologieführer“, sondern trägt auch mit chinesischer Innovation und Expertise zu globalen Ernährungs- und Gesundheitsinitiativen bei.
