近日，Future Foods发表了糖化学与生物技术教育部重点实验室刘龙教授课题组的综述论文 “Synthetic biology for future food: Researchprogress and future directions”(Lv et al., Future Foods. 2021. 3: 100025)。江南大学吕雪芹助理研究员为论文第一作者，刘龙教授和陈坚教授为通讯作者，论文作者还包括刘延峰研究员、李江华教授和堵国成教授。

食品是人类生存所必需的，膳食平衡对人们的健康和幸福至关重要。随着社会和科技的发展，人们的食品消费观念发生了巨大变化，对食品的需求也从基本的“保障供给”转向了“营养健康”。此外，随着环境污染的加剧和世界人口的增加，也迫切需要采用新工艺来满足人们对食品更高的需求，同时也要保障食品的安全性、营养价值和可持续性。

合成生物学是新的生命科学前沿，以工程化设计理念对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成，是从理解生命规律到设计生命体系的关键技术。通过合成生物学，研究人员可以设计和构建新的生物分子成分、途径和网络，并使用这些结构重新编程有机体，以获得工程细胞工厂。随着合成生物学的发展，食品工业正在发生着巨大的变化。食品科学与合成生物学的有效结合，既是解决食品安全与营养存在问题的重要技术，也是克服传统食品技术带来的不可持续性问题的重要手段。合成生物学允许通过使用程序化的单克隆细胞工厂、工程化的微生物联合体或无细胞生物合成平台来改进食品生产。将合成生物技术应用于未来食品生产，有可能在提高资源转化效率的同时，摆脱传统农牧业的弊端。

该综述系统地概述了食品合成生物学中设计-建造-测试-学习(DBTL)循环的技术体系，并从三个方面论述了食品合成生物学带来的革命：首先，食品合成生物学可以改善传统的食品生产和制造方式；其次，食品合成生物学可以提高食品的营养并增加新的功能；另外，利用工程微生物群落，食品合成生物学还可以改变传统的发酵食品生产方式。该综述还介绍了以合成生物学为基础的生物技术在未来食品中的应用，并从食品生物合成细胞工厂设计与构建、食品合成生物技术开发与优化，以及重组食品制造与安全性评价三个方面讨论了合成生物学在未来食品中面临的挑战和展望。

     上述研究工作得到了国家自然科学基金（32021005, 31930085, 21808084）和国家重点研发计划（2018YFA0900300, 2020YFA0908300）的资助。

图1 合成生物学在食品工业中的作用

图2食品合成生物学中常用的技术

图3 利用合成生物学改进食品的生产

图4基于微生物群落人工重构的未来食品生产