以色列初創利用轉基因打造植物工廠，可生產乳制品及色素、香精，計劃2025年推進市場
化學品（如著色劑和香料）向天然化合物的轉變過程中，意味著對傳統農業系統的依賴程度越來越高。
在食品和飲料行業中使用植物性成分的趨勢正在上升。然而，將化學品（如著色劑和香料）向天然化合物的轉變過程中，也意味著對傳統農業系統的依賴程度越來越高。無論來自動物還是植物，即使這是一種天然途徑，生物生產也并非真正可持續——過度依賴土地、水和肥料，產生大量有機廢物，并且產量非常有限。因此，以色列初創公司 Pigmentum 正在采取一種更可持續的方法來生產天然化合物。它利用轉基因改性和分子農業技術，將室內或室外種植的作物轉變為高價值化合物的高效生產工廠，用于食品、制藥和化妝品行業天然化合物的大規模生產，成本僅為當前基于發酵的的工業生產的一小部分。Pigmentum 創立于 2018 年，去年年初加入了以色列北部的 Fresh Start 孵化器。目前正在開發一種專有且受專利保護的分子技術平臺。該公司預計，其第一個針對制藥行業的化合物將于 2023 年中期進入市場，而第一批食品配料將需要更長時間才能實現商業化，有可能在 2025 年之前進入市場。其專有技術建立在轉基因植物的誘導機制之上。這意味著，在外部農用化學信號（agrochemical signal）啟動之前，這些為生產特定化合物所編輯的基因是“完全沉默的”。“我們的植物工廠生產生物質的同時，以自然的高速率生長?！?a >Lutzky 解釋道，“只有當通過灌溉系統或噴灑設備施用特定的農用化學品（agrochemical）時，植物才會對特定化合物的超表達做出反應——這是 Pigmentum 的核心知識產權。”該技術能生產各種化合物，包括細胞毒性物質和許多復雜的化合物。通常，這些化合物生產難度大、成本高昂。另一方面，還可以通過抑制遺傳元素來調控生物合成途徑，以最少量的副產物得到目標化合物。概括地說，該公司生產天然化合物的流程可分為以下三步：1）在實驗室中，從分子水平上對植物進行克隆和基因工程改造，然后進行組織培養，之后將其移至溫室進行農化活化（agrichemical activation）；2）收獲生物質，從組織中提取化合物；3）根據最終產品應用不同的處理方法。例如，蛋白質將經歷純化過程，而對于色素，這個過程是“完全不同的”。以色素為例，在食品中，一種用作色素的是花青素。根據 pH 值，花青素可以表現出紅、紫、藍、黑。在自然界中，這種色素普遍存在于這些顏色的蔬果中，如藍莓、黑莓、覆盆子和草莓。另一種正在開發的化合物是香草醛（又名香蘭素），它是香莢蘭（Vanilla planifolia）提取物的主要成分。鑒于天然香草醛不穩定的供應鏈，改進生產方式是有必要的。為食品和飲料行業生產天然香草是一個時間和勞動密集型的過程。香莢蘭的授粉和收獲主要是在熱帶種植區手工進行，而熱帶氣候區越來越受到氣候變化的影響。因此，大多數香草味的香精是由石化原料合成的。而 Pigmentum 的技術可以緩解天然香草供應鏈的壓力，減少石化合成替代品的需求。有趣的是，Pigmentum 還在其轉基因生菜品種中生產動物源化合物。它著眼的第一個蛋白質是牛奶中的主要蛋白質：酪蛋白。該蛋白質有四種亞型：αs1-酪蛋白，αs2-酪蛋白，β 酪蛋白和 κ-酪蛋白。Pigmentum 希望將以上四種全部商業化以用于替代乳制品行業。如今，越來越多的公司在實驗室生產這些化合物。例如另一家以色列初創公司 Phytolon，它正在利用酵母的精確發酵技術在生物反應器中生產與天然來源相媲美的色素。如果生物等效的乳蛋白已經能夠在實驗室中生產，那么在轉基因植物中生產蛋白質有什么好處？根據 Pigmentum 的說法，與精準發酵相比，基于分子農業的技術主要優勢在于資本支出?！胺N植植物源生物質所需的前期投資要低得多。要擴大規模，你只需要種植更多的植物，或者需要一個溫室。而這并不像大型發酵罐和相關發酵設施那樣昂貴?！?/section>另一個好處是易于擴展。精準發酵初創企業承認，實現規?；巧虡I化的障礙。在 Pigmentum 的案例中，規模卻是優勢。值得關注的是，在該公司生產過程中，蛋白質的“折疊”方式也是可取的。蛋白質折疊是一個重要的細胞過程。蛋白質必須正確地折疊成特定的三維形狀才能發揮其功能。“我們的技術可以執行蛋白質的精確折疊，這對其功能至關重要。植物在這方面要比精確發酵好得多，酵母或細菌等微生物無法準確地實現蛋白質折疊?！?/section>Pigmentum 平臺的另一個關鍵優勢是能夠通過誘導表達系統產生“非常高的產量”和“高轉錄率”。在食品工業中，Pigmentum 的產品將被歸類為“新型食品”，同時也是轉基因產品（GM）。GM 在美國比歐洲等其他地區獲得了更大的消費者接受度。因此，該公司最初目標是獲得 GRAS 認證和進入美國市場。Lutzky 解釋說，對轉基因的恐懼在于戶外種植轉基因作物導致的“流動的遺傳污染”。然而，生菜可以在垂直農業系統和溫室中種植，避免了在自然界中的“流動”。Lutzky 提到的另一個潛在挑戰在于市場接受度，特別是在歐洲，歐洲歷來對食品生產中的轉基因技術持謹慎態度。但歸根結底，“這只是生菜汁”，Lutzky 說，“我們相信市場會適應我們的產品，主要是因為它是一種非?？沙掷m的蛋白質生產方法?！?/section>1.https://www.pigmentum.co.il/2.https://www.foodnavigator.com/Article/2022/08/23/Pigmentum-Meet-the-start-up-producing-dairy-proteins-in-lettuce
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