5月11日，《科技日报》以《像酿啤酒一样规模化生产蜂王浆精华》为题，聚焦齐鲁工业大学（山东省科学院）王瑞明教授团队在全球首次利用合成生物学技术实现王浆酸工业规模化生产的重要科研成果。具体内容一起来看——
在齐鲁工业大学（山东省科学院）绿色造纸与资源循环全国重点实验室（以下简称“齐鲁工大全重”）里，一瓶白色粉末成了耀眼明星。近日，众多参观者来到这里一探究竟。
“这些粉末并不普通。”齐鲁工大全重教授王瑞明手持小瓶告诉科技日报记者，在自然状态下，这些粉末“隐身”于新鲜蜂王浆中难以察觉，需经过冷冻、解冻等特殊处理后才能“现身”。这些粉末便是王浆酸。
就在最近，王瑞明团队与山东福瑞达生物股份有限公司（以下简称“福瑞达”）合作，在全球首次利用合成生物学技术实现了王浆酸的工业规模化生产，相关产品已经上市。
“过去，王浆酸的产能被锁死在蜂群规模里——蜜蜂养多少，产量就是多少。”王瑞明说，如今，他们将王浆酸的产能从农业养殖领域扩展到工业发酵领域，只要有足够规模的发酵罐，王浆酸就能像生产啤酒一样稳定、可控地生产。
“王浆酸项目的成功，是我国合成生物学在化妆品领域应用的一个标志性样本。”中国香料香精化妆品工业协会在对该项目的评估中表示，生物合成王浆酸为中国乃至全球的原料创新提供了可借鉴的发展路径。
稀缺原料限制产出规模
记者打开小瓶，一股类似酸奶的气味扑鼻而来，其中夹杂着轻微的辛辣感。“正是王浆酸赋予了正宗蜂王浆‘酸、涩、辣’的口感。”王瑞明说。
王浆酸是判断蜂王浆品质的重要指标。在自然界中，目前仅在蜂王浆中发现了王浆酸的存在。王浆酸因具有抗菌消炎、抗氧化、皮肤抗衰修护等作用，倍受追捧。但早在2004年，王瑞明团队就发现，从蜂王浆中提取王浆酸成本太高。
王瑞明团队成员、齐鲁工业大学教授王婷向记者介绍：“王浆酸在蜂王浆中的含量仅为1.4%—2.4%，这意味着生产1公斤纯王浆酸，理论上需要40—70公斤天然蜂王浆；而在理想状态下，一支强盛的蜂群每年仅产出2—3公斤蜂王浆，这导致了王浆酸从源头上获取极为困难。”
王瑞明团队成员、齐鲁工业大学教授李丕武介绍，从蜂王浆中分离王浆酸，传统方法之一是有机溶剂提取法，即利用王浆酸溶于乙醇的特性，将蜂王浆溶解在95%乙醇中进行超声提取，再经过浓缩纯化得到产品。
“此外，吸附树脂法会用大孔吸附树脂来选择性吸附，再洗脱、冻干，这样会得到纯度更高的王浆酸。”李丕武说，这两种方法的瓶颈在于原料受限——1.4%—2.4%的含量意味着得到王浆酸纯品需要耗费巨量蜂王浆。
为了绕开上述堵点，李丕武想到了化学合成法，即通过化学反应拼出王浆酸分子。但应用这一方法，却面临三大难题，即反应条件苛刻，需要无水无氧环境；目标产物纯度难控制，分离提纯非常困难；步骤多、溶剂用量大，环境污染和成本问题突出。
“这种产率低、纯度难控、成本高昂的产业化困境，使其始终未能进入大众市场。”福瑞达副总经理杨素珍说。
打通合成生产新路径
王瑞明对王浆酸的研究源于一次“刺激”。2000年前后，中国出口到日本的蜂王浆突然受阻，对方要求蜂王浆中的王浆酸指标要提升到2%以上，这源于当时科技界发现王浆酸具备抗氧化、抗炎、抑菌等功效。依据此线索，2004年，他一头扎进了王浆酸的科研江湖。
“我们选择以合成生物学技术重构王浆酸的生产路径。”王瑞明向记者解释，合成生物学是一种“对生命体进行编程”的技术。科学家通过破译生物基因密码，把生产某种产物（如王浆酸）的基因找出来，然后转移到微生物体内，让这些微生物像微小的车间一样，通过吃进原料，源源不断地合成目标产物。
按照上述方法，王瑞明团队做了两件事。首先，团队破译了蜜蜂体内合成王浆酸的分子机制，找到了一把决定性的“钥匙”——关键基因。他们把来自蜜蜂或其他物种同源的基因，移植到生长速度快、易于工业培养的微生物身上。光把基因放进去还不够，微生物可能“消极怠工”，产量很低。随后，该团队利用基因编辑工具，对微生物内部的代谢流进行重新分配，确保它能集中资源生产王浆酸，而不是生产其他副产物。这样，普通的微生物就变成了高产的“细胞工厂”。
然而，看似简单的步骤，团队却经历了无数次挫折。王瑞明团队成员、齐鲁工业大学教授汪俊卿向记者提到了“王浆酸合成最为关键的一步”——不饱和键的形成。
在一次偶然交流中，王瑞明与同事们突发奇想，“微生物中会不会也存在着王浆酸合成的‘最后一块拼图’？”
“只要有希望，就不能放弃，哪怕面对的是数百万种海量微生物。”王瑞明说，该团队搜寻了上万种潜在基因，经过多轮次基因合成、表达和活性分析，最终在原核生物中找到了一种具有微弱催化活力的基因。
“大海捞针，我们捞到了！”汪俊卿兴奋地说，紧随其后，该团队利用凑齐的王浆酸合成关键酶，组装了第一株能够合成王浆酸的酵母菌；同时，利用机器学习等设计手段，筛选了6000余种突变酶元件。最终，王浆酸的合成效率提高到80%以上。
解决了王浆酸的量产问题，另一个难题又浮出水面。“王浆酸非常难溶于水，这一特性限制了它的透皮吸收和生物利用度。”因此，福瑞达瑷尔博士研发负责人李燕将目光聚焦于王浆酸的溶解体系研究，构建了能够稳定包载王浆酸的递送体系。
这一突破，让王浆酸从“能被造出来”真正走向了“能被用起来”。
进军高附加值领域
在实验室里，记者将含有王浆酸的化妆品涂抹到手背上，质感轻柔。杨素珍告诉记者，该化妆品可修护表皮屏障，延缓皮肤衰老，平衡皮肤微生态。
实际上，王浆酸的价值远不止应用于化妆品，它在新药研发、保健食品等领域都有广阔应用前景。为何新技术的产业化之路率先选择了化妆品？杨素珍说，这是一条相对快捷、高效的路子。
“无论是药品还是食品，从技术到成品，要经过漫长的周期，而化妆品相对短一些。”杨素珍表示，双方合作实现了王浆酸的生物合成法突破。该合成法于2024年6月通过国家药监局化妆品新原料备案；2025年7月，瑷尔博士王浆酸系列护肤品上市，并在短短5个月内实现了2000万元的产值。
从事化妆品研发与技术管理工作已逾30年的杨素珍非常看好此次王浆酸的技术突破。
“若干年前，科学家们利用微生物细胞工厂生产透明质酸，将昂贵的透明质酸平民化；开发出生物基尼龙56替代石油基材料，实现了‘用绿色替代黑色’。而此次王浆酸的突破则是‘解锁了原本只有自然界才能生产的珍稀密码’。”杨素珍说。
眼下，双方正深度合作，推动王浆酸进入生物医药、医用材料、保健食品等多个领域。“向高附加值领域进军，我们已经拿到了‘金钥匙’。”杨素珍说。
来源：《科技日报》（记者 王延斌 通讯员 井水）
（声明：以上图文，贵在分享，版权归原作者及原出处所有。如涉及侵权，请权利方及时与我们联系，我们将及时更正、删除或依法处理。）
热门跟贴