河西魏晋墓伏羲女娲画像资料的文化价值

你有没有想过，如果有一种(yīzhǒng)既(jì)甜又健康、还不容易长胖的糖，那该多好？如今，科学家们真的从植物中发现了(le)这样的“天然超级甜味剂”，而且他们还找到了一种特别的量产方法——用酵母来“造糖”。

甜味剂最好还是(háishì)天然的

我们都知道，吃太多糖有损身体健康，比如容易长胖(zhǎngpàng)、得糖尿病，还可能损害(sǔnhài)牙齿。但甜味是人类最喜欢的味觉之一，很多人离不开它。为了满足人们对甜味的需求，同时又(yòu)减少糖的摄入，科学家们一直在寻找(xúnzhǎo)更健康的甜味剂。

目前已经有一些人工合成(réngōnghéchéng)的甜味剂，比如阿斯巴甜、糖精钠等(děng)，它们的甜度很(hěn)高，热量却很低。然而，这些人工甜味剂的安全性一直受到质疑(zhìyí)，很多人担心它们可能会对身体产生不良影响。相比之下，天然的甜味剂更受欢迎。

科学家们发现(fāxiàn)，甜茶苷（rubusoside）和莱鲍迪苷（rebaudiosides）是(shì)两种非常有潜力的天然甜味剂。这两种甜味剂都来自(láizì)(láizì)植物，甜茶苷主要存在于中国甜茶中，而莱鲍迪苷则来自甜叶菊。它们都是天然的甜味剂，符合人们对健康食品的需求。

甜茶苷的(de)甜度是蔗糖(zhètáng)的 114 倍，而莱鲍迪苷的甜度更是高达蔗糖的 200-350 倍。这些甜味剂几乎不含热量，非常适合(fēichángshìhé)减肥人士和糖尿病患者食用。对于那些既想(jìxiǎng)享受甜味又想控制热量摄入的人来说，这无疑是一个巨大的福音。这些甜味剂还具有其他优点，部分莱鲍迪苷的甜味更加(gèngjiā)纯粹，没有传统人工甜味剂常见的苦涩余味。这使得它们在口感(kǒugǎn)上(shàng)更加接近蔗糖，能够为消费者提供更好的食用体验。

不过，天然甜味剂在自然界中的含量很低(dī)，主要存在于植物中，传统的提取方法不仅成本高，而且对环境不友好，产量(chǎnliàng)也很有限。为了解决这个(zhègè)问题，科学家们尝试了一种(yīzhǒng)新方法：用酵母来合成这些甜味剂。

为合成天然(tiānrán)甜味剂寻找最佳工具

科学家们选择了(le)一种(yīzhǒng)常见的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为“工厂”，通过基因工程的手段，让酵母能够生产(shēngchǎn)甜茶苷和莱鲍迪苷。

酵母(jiàomǔ)是一种单细胞真菌，广泛(guǎngfàn)存在(cúnzài)于自然界中(zhōng)。它们不仅在酿酒、烘焙等传统食品工业中有着悠久的应用历史，而且在现代生物技术中也扮演着重要角色。酵母之所以能成为生产甜味剂的“工厂”，主要有以下几个原因：

酵母的基因组相对简单，科学家可以通过基因工程手段(shǒuduàn)，精准地(dì)改造它们的代谢途径，让它们生产出特定的物质(wùzhì)。这种精准性就像在微观世界里进行一场精密的手术，每一个基因的修改都(dōu)可能带来巨大的变化。

酵母在合适的条件下能够快速繁殖，使得其能够在较(jiào)短时间内实现产物的高效积累。想象一下，一个小小的酵母细胞在适宜的温度(wēndù)、营养(yíngyǎng)条件下，几天内就能繁殖成千上万倍，这种强大的繁殖能力为大规模生产提供(tígōng)了可能。

酵母本身的(de)代谢途径非常复杂且灵活，科学家可以通过调整这些途径，引入新的代谢功能。就像一个(yígè)拥有多个(duōgè)环节、不同功能生产线的工厂，只要调整生产线的流程，就能生产出不同的产品。

酵母(jiàomǔ)被认为是(shì)“公认安全”（Generally Recognized As Safe, GRAS）的微生物，这意味着(yìwèizhe)它们在食品生产和工业应用中相对安全。人们食用酵母制品已经有几千年的历史，这为酵母作为(zuòwéi)生产工具的应用提供了坚实的基础。

化身“工厂负责人(fùzérén)”：

保证甜味剂的正常生产与增量(zēngliàng)

制造天然甜味剂的过程就像搭建一条复杂的生产线。如何生产出甜味剂？如何提高甜味剂的产量？这(zhè)需要(xūyào)科学家们运用专业知识，通过(tōngguò)增加生产线、调动高效劳动力等一系列操作(cāozuò)，才能保证工厂的正常运行。

1.搭建生产线，构建代谢(dàixiè)途径

科学家将(jiāng)甜味剂的合成途径分解成(fēnjiěchéng)几个模块，逐步(zhúbù)引入酵母中。例如(rú)，他们将生产甜茶苷所需的多个基因(jīyīn)，如贝壳(bèiké)杉(shān)烯(shānxī)合成酶 kaurene synthase (KS)、对映-贝壳杉烯氧化酶 ent-kaurene oxidase (KO)、异贝壳杉烯酸 13α-羟化酶 kaurenoic acid 13α-hydroxylase (KAH)等，整合到酵母的基因组中，形成一个完整的代谢网络。这就像在酵母这个“工厂”里搭建一条新的生产线，每一个基因都代表着一个生产环节，只有将这些环节全部打通，才能最终生产出甜茶苷和莱鲍迪苷(bàodígān)。

2.升级设备，减少代谢产物(chǎnwù)积累

在生产过程中，科学家们发现(fāxiàn)了一些限制甜味剂产量的“瓶颈”，比如某些酶的活性不足或代谢中间(zhōngjiān)产物的积累对(duì)(duì)酵母(jiàomǔ)有毒性。科学家们通过蛋白融合和截短策略，提高 P450s 酶的催化效率，从而减少代谢中间产物的积累，提高甜味剂的产量。这就像(xiàng)对生产线上的关键设备进行技术升级，对整个生产流程进行优化，减少浪费，让它们能够更高效地完成任务。

3.增设排污系统，提高(tígāo)酵母适应性

甜味剂的(de)积累可能会对酵母(jiàomǔ)产生毒性，影响其生长。科学家们发现了一种主动(zhǔdòng)运输机制——可以将甜味剂排出(páichū)酵母细胞，减少了对酵母的伤害，同时也有助于提高甜味剂的产量。这就像在工厂里安装了排污系统，及时排出有害物质，保证工厂的正常运行。

4.调动高效劳动力，集中(jízhōng)资源提高产量

通过计算机模拟和实验验证，科学家们找到(dào)了一些关键的(de)代谢节点，通过调整这些节点的代谢流量，表达某些基因，增加关键酶的数量和活性，从而提高甜味剂的产量。这些“关键酶”如同生产线上(shàng)的高效工人，让(ràng)整个生产效率得到提升。通过基因敲除，减少与甜味剂生产竞争的代谢途径(tújìng)，让更多的资源流向甜味剂的合成途径，就像在工厂里(lǐ)关闭一些不重要的生产线，把资源集中到主要的产品生产上。

为(wèi)消费者提供更多甜味选择

目前，利用酵母生产(shēngchǎn)甜茶(tiánchá)苷(gān)和莱鲍迪苷的研究已经取得了显著的成果。在实验室(shíyànshì)规模的发酵实验中，科学家们已经能够生产出(chū)高浓度的甜味剂(tiánwèijì)。通过优化酵母的代谢网络和工程化 P450s 酶，甜茶苷的产量(chǎnliàng)已经达到了 1368.6 mg/L，莱鲍迪苷的产量也达到了 132.7 mg/L。这些成果表明，酵母生产甜味剂的技术已经从实验室走向了产业化。一些公司已经开始利用这种技术进行大规模生产。

此外，科学家们(men)还在(zài)不断探索和优化生产过程。例如，通过(tōngguò)进一步的基因工程改造和发酵工艺优化，甜味剂的产量和纯度都在不断提高。同时，研究(yánjiū)人员也在开发新的甜味剂品种，以满足不同消费者的需求。

“绿色(lǜsè)工厂”还将持续推广

这项研究的(de)成果(chéngguǒ)令人兴奋。科学家们不仅成功地用酵母生产了甜茶苷和(hé)莱鲍迪苷，还为未来大规模生产这些甜味剂奠定了基础。这项研究的意义不仅在于它为低热量(dīrèliàng)甜味剂的生产提供了一种新(xīn)的方法，更在于它展示了酵母作为一种“绿色工厂”的巨大潜力。这意味着，我们有望在市场上看到更多健康的甜味剂产品。

更重要的是，这种(zhèzhǒng)方法还可(kě)以应用于其他天然(tiānrán)产物的生产，比如药物、香料等。酵母作为一种“绿色工厂”，可以为我们提供更多可持续的、环保(huánbǎo)的生产方式(shēngchǎnfāngshì)。未来，我们可能会看到更多由酵母生产的健康、环保的产品，不仅能改善我们的生活质量，还能减少我们对传统农业(nóngyè)和工业的依赖。想象一下，一个由微小酵母细胞构成的巨大“绿色工厂”，在可持续的资源利用下，为我们生产出各种各样的必需品(bìxūpǐn)，这将是多么令人兴奋的场景。

所以，下次当你享受(xiǎngshòu)一块低热量的甜点时，也许应该感谢这些小小的酵母，它们正在为我们(wǒmen)的健康和甜蜜生活努力工作！

作者丨李卓洋 中国科学院青岛生物能源(néngyuán)与过程研究所