探寻万亿生物经济合成密码丨科普时间：反式乌头酸到底是个啥？

齐鲁网·闪电新闻9月21日讯反式乌头酸，一个听起来拗口的名字，实际上却离我们的生活并不远。它是一种国际粮油组织批准的一种食品添加剂，具有很好的安全性，更重要的是在农业、医药和化工领域都具有广泛应用前景。

乌头酸是一种不饱和三羧酸，因最初从乌头属植物中发现而得名，具有顺式和反式两种异构体。其中顺式乌头酸是三羧酸循环中顺乌头酸酶催化柠檬酸合成异柠檬酸的中间体，该反应对生命活动具有重要意义。而反式乌头酸可以作为顺乌头酸的竞争性抑制剂抑制顺乌头酸酶活性，抑制该反应，从而具有生物活性。其独特的六碳不饱和三元羧酸结构，被美国能源部遴选为30种有重要应用价值的生物基平台化合物之一，而且是唯一没有进行产业化的物质。

反式乌头酸的应用领域：

在农业领域。随着国家“绿色农业”和“健康中国”的要求，传统高毒杀线虫剂已被禁止或限制使用，常用的杀线虫剂已经出现耐药性问题。目前，线虫的防治手段非常有限，针对农业上这一世界性难题，反式乌头酸“挺身而出”。这种新型安全绿色杀线剂，大田实验中针对黄瓜、莴苣等根结线虫的防治效果非常显著，具有良好的安全性，农业应用前景巨大。

在化工领域。增塑剂是橡塑加工过程中必需的核心改性剂，主要是降低材料的加工难度，提升材料性能。特别是聚氯乙烯塑料，也就是大家常说的PVC塑料，增塑剂赋予PVC塑料材料可塑性，使制品变得柔软易加工，从而呈现出加工者想要的形态。目前应用最广泛的增塑剂是石油基邻苯类增塑剂，但是这类增塑剂已经被证实具有安全毒性，尤其是危害青少年生殖发育，全球主要经济体都开始禁止或限制这些有毒增塑剂的使用。

基于合成生物技术制备的生物基反式乌头酸，经过酯化及定制化设计，开发了新一代安全性和增塑性能优异的生物基增塑剂反式乌头酸酯。目前，反式乌头酸酯增塑剂已经成功应用于耐低温型氯丁橡胶、聚氯乙烯复合材料的开发并实现了商业化销售。

在食品包装等其他领域。反式乌头酸因其绿色、无毒、无公害的特征，在食品包装、医用PVC材料、儿童玩具等都有良好的运用。

突破反式乌头酸生产难的“卡脖子”困境

在传统生产方式中，反式乌头酸主要从植物中提取，虽然在植物、细菌和真菌中都发现了反式乌头酸的存在，但其含量极低（0.1‰～1％），分离纯化成本非常高。化学合成法则面临副产物多、污染严重等问题。这些技术瓶颈导致反式乌头酸始终无法实现规模化生产，严重制约了其下游应用开发。

山东鲁抗医药股份有限公司与中国科学院青岛生物能源与过程研究所合作，通过合成生物技术，以具有卓越有机酸耐受能力的土曲霉工业菌株作为底盘细胞，全球首次实现了反式乌头酸的微生物高效合成，并成功完成了百吨发酵罐的发酵生产示范。该技术颠覆了以往无法大规模生产的植物提取和化学合成生产工艺，解决了反式乌头酸原料的可及性难题，为反式乌头酸下游应用技术开发提供了可能性。

实验室里高产的工程菌株，在工业生产中到底“好不好用”？是实现产业化落地的关键。

山东鲁抗医药股份有限公司党委委员、副总经理何德峰告诉记者，鲁抗医药一直把生物制造作为自己的核心赛道之一进行布局。早在2017年，鲁抗医药便联合科研院所、济宁市市政府共同搭建了山东省工业生物技术转化平台，面向全国开放。平台可同时进行六个品种的生物制造的研发。目前，平台研发复合率非常饱满，从建设平台到现在已经有十多个品种得到了孵化和突破，具备已产业化的条件。

目前，鲁抗医药已完成反式乌头酸整个生物发酵全流程的开发，实现了工业化生产，生产成本由之前化学合成的一吨100万元降低到现在一吨3万元，年产值达到2.3亿元，具备了在国内进行大规模推广的条件。

闪电新闻记者 尚士春 李为 济宁报道