Đề tài bio synthesis of food additives and colorants a growing trend in future food

Để làm nồi bật tiềm năng của các vật chủ vi sinh vat trong san xuất phụ gia và các chất tạo màu, chúng tôi tập trung vào các tiến bộ hiện tại, chẳng hạn như các phân tử dựa trên giai đoạ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRUONG DAI HOC CONG THUONG TP HO CHI MINH

KHOA CONG NGHE THUC PHAM

Môn: Phụ gia thực phẩm

Dé tai: Bio-synthesis of food additives and colorants-a growing

trend in future food

GVHD: Huynh Thi Lé Dung

Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2023

Mục lục

2 Tiến bộ gần đây về phụ gia thực phẩm và chất tạo màu đã được phê duyệt: s22 4 2.1 Các chất phụ gia thực phâm và chất tạo màu đã được phê duyệt có nguồn gốc công nghiệp băng cách sử dụng vi khuẩn: s snnhngọ nh an Hang T111 2n gan 4 2.2 Các chất phụ gia và chất tạo màu thực phâm đã được phê duyệt có thể được sản xuất bằng

cách sử đụng vi khuẩn có độ chuẩn độ phù hợp: c2 rryg 13 2.3 Các chất phụ gia thực phẩm và chất tạo màu đã được phê duyệt với chất chuân độ ở giai

đoạn rất sớm (trong phạm vi mg/L): 2s 2122125122112 121 221 11t rg rên 17

3 Cac tién bé gan đây về chất phụ gia và chất tạo màu thực phẩm mới tiềm năng: 20

3.1 Phụ gia thực phẩm mới: 2 2 212212222 t2 ng 2 11 21 11 1o 20 3.2 Chất màu thực phẩm mmới: 2 2 2t t2 2222 21221212222122220 2220222122122 sn ưng 25

4 Quan điỂm: : 222 2221112222211 1220211202222 1.1.1 uHrerreg 28

Phụ gia thực phẩm và chất tạo màu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phâm để nâng cao chất lượng và an toàn thực phẩm trong quá trình chế biến, báo quán và đóng gói Việc tìm nguồn cung cấp các phân tử này chủ yếu thông qua ba phương tiện: chiết xuất từ tự nhiên,

tổng hợp hóa học và sản xuất sinh học, trong đó hai phương pháp đầu tiên được sử dụng nhiều nhất Tuy nhiên nhu cầu ngày càng tăng về tính bền vững, an toàn và các sản phẩm tự nhiên đã làm mới mối quan tâm đến việc sử dụng các phương pháp sản xuất dựa trên sinh học Tương tự, việc chuyển sang sử dụng nhiều thực phẩm nuôi cấy hơn và các sản phẩm thay thế thịt đòi hỏi phán sản xuất các chất phụ gia và lực nghiên cứu liên ngành và thê hiện xu hướng ngày càng tăng trong thực phâm tương lai Để làm nồi bật tiềm năng của các vật chủ vi sinh vat trong san xuất phụ gia và các chất tạo màu, chúng tôi tập trung vào các tiến bộ hiện tại, chẳng hạn như các phân tử dựa trên giai đoạn sử dụng và năng suất sinh học của chúng như sau: (I) được phê duyệt

và sản xuất công nghiệp với hiệu giá cao; (II) được phê duyệt và sản xuất với các chất chuẩn độ

phù hợp (trong phạm vi g/L), nhưng yêu cầu kỹ thuật cao hơn để giảm chỉ phí sản xuất; (IID)

được phê duyệt và sản xuất với các chất chuẩn độ ở giai đoạn rất sớm (trong pham vi mg/L); va

(IV) các ứng cử viên mới/tiềm năng chưa được phê duyệt nhưng có thê được cung cấp thông qua

vi khuẩn Các phương pháp tiếp cận đầy hứa hẹn cũng như những thách thức hiện tại và hướng

đi trong tương lai cũng sẽ được thảo luận kỹ lưỡng về quá trình sản xuất sinh học các chất phụ

gia va chất tạo màu thực phẩm nay

1 Giới thiệu:

Phụ gia thực phẩm bao gồm nhiều loại chức năng như chất chống oxy hóa, chat làm đặc, chat

ổn định và chất nhũ hóa, hương liệu, chất làm ngọt, phụ gia dinh dưỡng và chất tạo màu và được định nghĩa rọng rão nhất là các chất được them vào thực phẩm hoặc thành phần thực phẩm để đảm bảo hương vi, tang hương vị hoặ thay đỏi ngoại hình.Một loại chất phu gia, chat tao mau hoặc chất phụ gia tạo màu khác được Cục Quản Lý Thực Phẩm và Dược Phẩm Hoa Ky (FDA) định nghĩa cụ thể là “bất kì loại thuốc nhuộm, chất màu hoặc chất nào mà khi được them vào

hoặc áp dụng vào thực phẩm, thuốc hoặc mỹ phẩm hoặc cho cơ thê con người đều bị có khả năng tạo màu (một mình hoặc thông qua phản ứng với các chất khác)” (FDA, 2020) Cùng với nhau, các chất phụ gia và các chất tạo màu u này là những thành phần quan trọng giúp nâng cao an

toàn, chất lượng và hình thức thực phẩm trong toàn bộ vòng đời từ chế biến đến tiêu dùng Mặc

dù tất cả các phân tử này đều được đánh giá chung với Uỷ ban chuyên gia chung của FAO/WHO

về Phụ gia Thực phâm (JECFA), nhưng các quy tắc và các quy định sẽ khác nhau ở mỗi quốc gia Lấy ví dụ, hơn 3000 chất phụ gia và chất tạo màu có thê tìm thấy trong danh sách EAFUS (Mọi thứ được them vào thực phẩm ở Hoa Kỳ) của FDA, hơn 2000 chất phụ gia thực phẩm và

chất tạo màu được chỉ định theo hệ thống số Trung Quốc (CNS) và tiêu chuẩn an toàn thực phẩm

và chỉ có 402 chất được gán vào danh mục số tồn kho của Liên minh Châu ÂU (số “E7) được Cơ

quan An toàn Thực Phẩm Châu Âu (EFSA) phê duyệt

Bắt chấp sự khác biệt trong việc áp dụng giữa các quốc gia, vẫn có mối quan tâm mới trong viêc phát triển các chất phụ gia thực phẩm an toàn, tự nhiên và bền vững Theo truyền thống, các phân tử này chủ yếu được sản xuất thông qua tổng hợp hóa học hoặc chiết suất từ các nguồn tự

nhiên Ngược lại, sản xuất phụ gia thực phẩm bằng vi sinh vật có thể mang lại lợi thế so với tổng

hợp hóa học và các chiết xuất tự nhiên bao gồm nguyên liệu ban đầu có chỉ phí thấp, quy định canh tác có thể kiểm soát và tính đặc trưng của sản phẩm cũng như năng suất và đọ bển sản xuất

nguồn gốc từ quá trình lên men vi sinh vật chăng hạn như Arpink redTM tir Penicillium

oxalicum, riboflavin tr Ashbya

Hinh 1, So dé kim tự tháp của phụ gia thực phẩm và các chất tao mau thực phẩm dựa trên sinh học Một sơ đô đơn giản hóa các chất phụ gia thực phâm và chat tao mau thực phẩm dựa trên sinh học được cung cấp Các hợp chất này được phân loại thành bến nhóm khác nhau dựa trên giai đoạn sử dụng và năng suất sản suất sinh học Các ví dụ đại diện của môi nhóm được hiện thị ở mỗi lớp trong sô bôn lớp khác nhau của km tự tháp

Gần đây, một danh sách mở rộng gồm khoảng 40 chất phụ gia và chất tạo màu thực phẩm được Liên Minh Châu Âu phê duyệt đã được báo cáo là tương thích với với sản xuất dựa trên vi khuẩn (Kallscheuer, 2018)

Trong vài thập kỷ qua, những tiến bộ trong sinh học tông hợp và công nghệ sinh học nói chung đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều công ty sản xuất nguyên liệu và phụ gia thực phẩm dựa

trên sinh học Trên thực tế, trong số mười công ty khởi nghiệp sinh học tổng hợp được tài trợ

hàng đầu trong nửa đầu năm 2020, bốn trong số các công ty này tập trung vào công nghệ sinh học thực phẩm bao gồm Impos sible Foods, Apeel Seienees, Memphis Meats và Nature's Fynd (Cum bers, 2020) Các công ty này đều tập trung vào các chất phụ gia/chất thay thế công nghệ sinh học để sản xuất và nâng cao chất lượng thực phẩm Một trong những công ty tăng trưởng

nhanh nhất, Impossible Foods, san xuất các sản phẩm thay thé thịt làm từ thực vật có hương vị, kết cầu và màu sắc tương tự thịt động vật bằng cách sử dụng heme và protein đậu nành biến đổi

sinh học Các công ty khác cũng đang tham gia vào lĩnh vực này Ví dụ, Endless West là một công ty khởi nghiệp về đồ uống sản xuất các sản phâm như rượu whisky nhân tạo trực tiếp bằng

cách trộn rượu ăn được với các hương vị và mùi thơm có nguồn gốc từ thiên nhiên như men Các

công ty khởi nghiệp khác như Perfeet Day và Clara Foods đã phát triển các công nghệ tạo ra

protein sữa bao gồm casein, whey và lòng trắng trứng thông qua quá trình lên men để ứng dụng

làm nguyên liệu thực phẩm Đáng chú ý, thị trường sinh học tổng hợp toàn cầu trong lĩnh vực

thực phẩm dự kiến sẽ đạt 2.575,2 triệu USD vào năm 2024 từ mức 213,1 triệu USD vào năm

2019 với tốc độ CAGR cao (64,6%) Đề giúp đáp ứng nhu cầu này, cần tăng cường và đây nhanh

quá trình công nghiệp hóa các nhà máy sản xuất tế bào vi sinh vật để sản xuất phụ gia thực phẩm

và chất tạo màu một cách bền vững Trong bài đánh giá này, chúng tôi nêu bật hiện trạng và tiềm

năng của mi crobial để sản xuất phân tử phụ gia thực phẩm và chất tạo màu Để làm như vậy, ở

đây chúng tôi tập trung vào những tiến bộ hiện tại đối với các chất phụ gia và chất tạo màu thực

phẩm đã được phê duyệt cũng như nều bật các phân tử ứng cử viên tiềm năng và kết luận về các

hướng đi trong tương lai Để tổ chức phạm vi rộng của các phân tử được đề cập ở đây (Hình 1),

chúng tôi đã chia các phân tử này một cách thô sơ dựa trên giai đoạn sử dụng và năng suất sản

xuất sinh học như sau: (I) đã được phê duyệt và sản xuất công nghiệp với hiệu giá cao; (II) được

phê duyệt và sản xuất với các chất chuẩn độ phù hợp (trong phạm vi g/1), nhưng yêu cầu kỹ thuật

cao hơn để giảm chỉ phí sản xuất; (II) được phê duyệt và sản xuất với các chất chuân độ ở giai

đoạn rất sớm (trong phạm vi mgø/l); và (IV) các ứng cử viên tiềm năng/mới hơn chưa được phê

duyệt nhưng có thê có nguồn gốc từ vi khuẩn Danh sách các hợp chất chính và mức độ sản xuất

vi sinh vật của chúng được cung cấp trong Bảng 1 Cấu trúc phân tử và phạm vi ứng dụng thực

phẩm của các chất phụ gia thực phẩm và chất tạo màu được sản xuất bằng vi sinh vật này được

hiển thị trong Hình 2

2 Tiến bộ gan day vé phu gia thực phẩm và chất tạo màu đã được phê duyệt:

2.1 Các chất phụ gia thực phẩm và chất tạo màu đã được phê duyệt có nguồn gốc công

nghiệp bằng cách sử dụng vi khuẩn:

Sản xuất vi sinh vật phụ gia thực phẩm và chất tạo màu đã nhận được sự chú ý như một

phương thức sản xuất có thê mở rộng và có hiệu quả kinh tế Về vấn để này, ngành công nghiệp

có thê tận dụng nhiều quy trình đã được thiết lập tốt với hiệu giá cao bao gồm các phân tử như

xanthan, erythritol, 2'-fucosyllactose, L-glutamate, a-galactosidase va riboflavin Chung tdi nhan

mạnh những tiến bộ gần đây trong việc sản xuất quá mức các phân tử này ở đây vì chúng cho

thấy sinh học tông hợp, kỹ thuật trao đổi chất và các phương pháp công nghệ sinh học khác có

thé cải thiện chuẩn độ sản xuất tông thể và cho phép sản xuất quy mô lớn như thế nào Xanthan

là một polysaccharide ngoại bào (EPS) di loại bao gồm các đơn vị glucose liên kết P-1,4 được

gắn bởi một chuỗi bên phân nhánh của các don vi glucuronic va mannose Do diac tính lưu biến

giả dẻo và độ ổn định cao dưới các độ pH và nhiệt độ khác nhau, xanthan được sử dụng rộng rãi

trong thực phẩm nhự chất ôn định, chất làm đặc/chất nhớt, chất tạo gel/tao mang va chất nhũ

hóa Quy mô thị trường kẹo cao su xanthan vượt 960 triệu USD vào năm 2019 và ước tính đạt

Quy mô thị Nguôn carbon Vi sinh vật Tỷ lê Mật | Hiệu suâttạo | Năng suất theo

trường(USD) hay là tiền chính độ | ra sản phẩm thời gian

Trích nguôn

Billion :ty chat

Glucose Escherichia coli Flask 647mg1L NR NR Liet al,, 2018b

Tyrosine Escherichia coli S-Lbioreactor 4690mg/L 95% NR Yao et al., 2020b

Betalains NR L-DOPA Escherichia coli 2-L bioreactor 150mg/L NR NR Guerrero-Rubio et al.,

L-tryptophan Glucose Corynebacterium 3-Lbioreactor 5.436g/L 0.054g/ggÌucose 47 mg/1/h §un et aÌ,, 2016

Ltyrosine Yarrowia lipotytica Flask OS g/L NR NR Ben Tahar et al., 2020

Legnemogioom NK lycerol ricnia pastors 2-L bioreactor NK (O%-¥% O! total protein content NK Snankar and Moyt,

2019b Curcumin 58.4 million in 2019 Ferulic acid Escherichia coli Flask 5634mg/L ~100% NR Rodrigues et al, 2020

Tyrosine Escherichia coli Flask 15.9 mg/L NR NR Rodrigues et al, 2020

Group IV: emerging bio-production

' % NH, DHA ' Vanillin Isobutyl acetate Isoamyl acetate ot

Hydroxytyrosol

a-galactosidase PDB: 1R46

J b

Eumelanin Violacein Curcumin

tạo màu thực phẩm Sử dụng sơ đồ phân loại được phát triển ở dây, chúng tôi hiển thị các phân tử cơ

bản, ứng dụng và câu trúc phân tử của chúng Nêu áp dụng, câu trúc của chât tạo màu thực phâm được

mô tâ bằng cách sử đụng cùng màu với chất màu

Đến năm 2026 (Ahuja va Rawat, 2020a) Keo cao su Xanthan được Công ty CP Kelco, Hoa

Kỳ thương mại hóa lần đầu tiên vào những năm 1970 và đã đạt được hiệu giá 15-65 g/L và năng

suất 0,12-0,72 g/1⁄h sử dụng chất sản xuất tự nhiên hiểu khí Xanthomonas campesterIs với quá trình lên men cố định Ở Xanthomonas, operon kẹo cao su chịu trách nhiệm sinh tổng hợp xanthan bao gồm mã hóa một loạt các chất chuyển glycosyl (GT) và con đường này đã được sửa đổi để cải thiện sản xuất Ví dụ, sự biểu hiện qua muc cua gumB va gumC trén plasmid đa ban

sao đã làm tăng độ nhớt của xanthan polymer ít nhất 20% trong bình lắc (Patel et al., 2008)

Ngoài các con đường điều biến, chất lượng vật liệu cay, môi trường nuôi cay va diéu kién tang

trưởng như oxy, pH và nhiệt độ cũng là những yếu tố quan trọng ánh hưởng đến cấu trúc, tính chất và sản lượng của xanthan Phương pháp thuật toán ngẫu nhiên dựa trên sự tiến hóa vi phân

đã được áp dụng để tối ưu hóa thể tích cây ban đầu, nồng độ cơ chất và nồng độ oxy cho quá

trình lên men công nghiệp, tăng sản lượng xanthan lên 148,7% trong lò phản ứng sinh học theo

mẻ 2L so với phương pháp canh tác theo mẻ thông thường Để giảm chỉ phí tính chế ở hạ lưu (đặc biệt là chi phí kết tủa rượu), gen Vitre oscilla globin đã được biểu hiện quá mức ở chủng X campesteris CGMCC15155 thiếu xanthandin để thu được xanthan gum có sắc tố tháp hơn nhưng hiệu suất, trọng lượng phân tử và đặc tính lưu biến tương tự (Đại và cộng sự,2019) Tương tự

như vậy, người ta thu được thể đột biến thiếu thành tế bào của X campester1s bằng cách sàng lọc chủng siêu sản xuất trong quá trình nuôi cay chuyén tiép liên tục, đạt 32 ø/L kẹo cao su xanthan

trắng với tỷ lệ chuyên đổi cao hơn 3 lần (Liu và cộng sự, 2018b) Một giải pháp bền vững cho sản xuất xanthan công nghiệp hóa hiện nay là sử dụng công nghệ chỉ phí thấp các chất nền thay thé glucose bao gồm glyccrol, whey, nước thai nha may rượu và chất thải nông-công nghiệp lignocellulose, đã được khám phá ở quy mô lên tới lò phản ứng sinh hoc 7-L Vi dy, 33,9 g/L xanthan được tạo ra từ glycerol bởi chủng X campesteris có khả năng chịu glycerol trong thiết bị

chỉnh với cấu trúc thứ cấp và đặc tính lưu biến được xác định bằng cách kiểm soát chuỗi bên

phân tử thông qua việc loại bỏ gen không có dấu hiệu và biểu hiện quá mức của các gen cụ thể

(Wu và cộng sự, 20190) Để cho phép sản xuất EPS được tối ưu hóa, cần phải thiết kế thêm các

con đường thông qua các chiến lược cấu trúc và sinh hóa, kỹ thuật protein của máy móc quan

trọng bằng cách sử dụng kỹ thuật hoán đổi miền hoặc xáo trộn mục tiêu, kỹ thuật trao đổi chất

của các con đường EPS phù hợp thông qua sinh học tổng hợp và công nghệ chỉnh sửa di truyền

sáng tạo là cần thiết

Erytlrrtol là một loại đường bến carbon và là một loại thực phẩm phổ biến chất làm ngọt Các toàn cầu chợ kích thước của hồng cầu vượt 195 triệu USD năm 2019 và ước đạt

310 triệu USD vào năm 2026 (AhuJa và Rawat, 2020b) Về mặt sinh hóa, erythritol la phiên bản

khử phosphoryl hóa và khử của erythrose-4-phosphate (E4P) có nguồn gốc từ con đường pentoses phosphate (PPP) Sản xuất erythritol công nghiệp bắt đầu vào đầu những năm 1990 tại

Nhật Bản và đã thu hút được sự chú ý to lớn với năng suất và năng suất được cái thiện bao gồm chuẩn độ 100-250 ø /L sử dụng men như Momiiella Pollimis, YarrowIa lipolyttca, Candida mộc

lan, Pseudozyma tsukubaensis, Trichosporon sp., Torula sp hoặc nấm sợi Ustilago và

Aureobasidium sp Để đạt được điều này, các nỗ lực kỹ thuật trao đổi chất đã tập trung vào việc

nâng cao dòng carbon của PPP thông qua biểu hiện quá mức con đường, tăng cường hấp thu ølycerol cơ chất thông qua biểu hiện quá mức glycerol kinase và glycerol-3-phosphate dehydro genase, đồng thời ức chế tiêu thụ erythritol bằng cách xóa gen erythrulose kinase hoặc erythritol dehydrogenase Tuong ty như vậy, tối ưu hóa quy trình sinh học bao gồm độ pH thấp hơn, áp

suất thâm thấu được kiểm soát, lượng oxy sẵn có, nguồn mitơ thích hợp và vitamin và/hoặc ion

kim loại bổ sung, cũng như quá trình lên men theo mẻ và hoạt động lên men hai giai đoạn Ngoài

các loài sản xuất tự nhiên như P tsukubaensis, Y lipolytica có lẽ là nhà máy sản xuất tế bào được kham pha rộng rai nhất để sản xuất erythritol di loai, do trang thai GRAS, bé công cụ sinh học

tổng hợp và khá năng chịu đựng độc đáo (Bilal et al., 2020) Để thực hiện điều này, các chiến lược gây đột biến như tiếp xúc với chiếu xạ tia cực tím đã được sử dụng rộng rãi để thu được các

chất sản xuất qua murc erythritol (Mironezuk va céng sw, 2015).Fickers, 2018; Sun va Alper, 2020) Để đạt được điều này, các nỗ lực kỹ thuật trao đổi chất đã tập trung vào việc nâng cao

dòng carbon của PPP thông qua biểu hiện quá mức con đường, tăng cường hấp thu glycerol co chất thông qua biêu hiện quá mức glyeerol kinase va glycerol-3-phosphate dehydro genase, déng thời ức chế tiêu thụ erythriol bằng cách xóa gen erythrulose kinase hoặc crythritol dehydrogenase Tuong ty như vậy, tối ưu hóa quy trình sinh học bao gồm độ pH thấp hơn, áp

suất thâm thấu được kiểm soát, lượng oxy sẵn có, nguồn mitơ thích hợp và vitamin và/hoặc ion

kim loại bổ sung, cũng như quá trình lên men theo mẻ và hoạt động lên men hai giai đoạn Ngoài

các loài sản xuất tự nhiên như P tsukubaensis, Y lipolytica có lẽ là nhà máy sản xuất tế bào được kham pha rộng rai nhất để sản xuất erythritol di loai, do trang thai GRAS, bé công cụ sinh học

tổng hợp và khá năng chịu đựng độc đáo (Bilal et al., 2020) Để thực hiện điều này, các chiến lược gây đột biến như tiếp xúc với chiếu xạ tia cực tím đã được sử dụng rộng rãi để thu được các

2'-Fueosyllaetose (2'-FL) là một Một-1,2 trisacarit liên kết bao gồm fueose và D-lactose được sử dụng rộng rãi làm chất phụ gia đường trong sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh vì đây là loại oligosacarit phổ biến nhất và đơn giản nhất trong số hơn 200 loại oligosacarit sữa mẹ (HMO) trong sita me (Hegar et al., 2019) Cho rằng 2'-FL do vi sinh vật sản xuất được coi là

phụ gia thực phẩm an toàn và đã được phê duyệt vào năm 2016, nhiều nghiên cứu đã được thực

hiện để cải thiện việc sản xuất 2'-FL trong thập kỷ qua Trong vật chủ vi sinh vật, 2'-FL được tổng hợp bởi 1,2-fucosyltransferase (fucT2), bang cach chuyên dư lượng fucosy] từ guanosine 5'- diphosphate-L fucose (GDP-L-fucose) sang lactose, từ de novo GIDP- con đường mamnose hoặc

từ con đường trục vớt fucose Trong lộ trình này, enzyme duge cho la gidi han tốc độ, fucT2, là mục tiêu để cải thiện trí tuệ hơn nữa Tuy nhiên, 2'-FL đã được sản xuất thành công ở nhiều loại

vi khuẩn khác nhau với hiệu giá từ 0,49 g/L đến 64 g/L 6 cac vat chu nhw E coli, S cerevisiae va

B subtilis (Jung et al., 2019 ; Yu va céng sy, 2018; Đặng và cộng sự, 2019; Parschat và cộng sự, 2020) Để thực hiện công việc này, các nghiên cứu này đã sử dụng các kỹ thuật bao gồm tinh

chỉnh dòng trao đối chất thông qua kiểm soát động, thúc đây quá trình tái tạo oxy hóa khử, vô

hiệu hóa con đường cạnh tranh, ức chế sự thoái hóa của sản phẩm và cơ chất cũng như tối ưu hóa các điều kiện nuôi cay Gan day, Hollands va cộng sự đã xác định được chất vận chuyển 2'-FL day hua hen, CDT2 tir Neurospora crassa, va chứng minh hiệu quả của no 6 ca S cerevisiae va

Y lipolytica và điều này đã dẫn đến hiệu giá 15 g/L ở S cerevisiae và 24 g/L ở Y lipolytica tương ứng thông qua quá trinh lên men theo mẻ 2-L (Hollands và cộng sự, 2019) Do giá thành

fucose cơ chất cao nên con đường phụ thuộc vào GDP-mannose de novo được ưu tiên hơn để sản xuất 2'-FL Để đạt được mục đích này, việc xây dựng con đường fueose GDP de novo ở S

cerevisiae thông qua việc gidi thigu GDP-mannose-4,6-dehydratase (Gmd) va GDP-4-keto-6- deoxymannose-3,5-epimerase-4-reductase (WcaG) đã cho phép chuyển déi GDP-mannose ty

nhiên thành GDP-fucose Kỹ thuật tiếp theo về chất vận chuyển lactose Lacl2 va fucT2 da tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng lactose và sản lượng 2'-FL đạt 0,51 g/L từ lactose và ølucose

trong môi trường nuôi cấy trong bình lắc thông qua quá trình lên men theo mẻ Gần đây, một chiến lược cạnh tranh hơn vẻ chỉ phí sử dụng sucrose làm chất nền duy nhất đã được phát triển ở

E coli thông qua sự biểu hiện quá mức của các con đường UDP-galactose và GDP-fueose de novo , biéu hién của một galactosyltransferase GalTpm1141 mới và fueT2 WbgL phù hợp cùng

với việc sử dụng TPYDb, chất vận chuyên dòng đường Y bercovieri Qua trinh nay đạt 64 g/L

trong quá trình lên men theo mẻ 3-L (Parschat và cộng sự, 2020) Những tiến bộ này cùng với các phương pháp tỉnh chế hiệu quá đã thiết lập các lộ trình phù hợp về mặt công nghệ sinh học

để sản xuất 2'-FL trong các quy trình quy mô lớn Đáng chú ý, một số công ty như công ty công

nghệ sinh học Jennewein GmbH của Đức đã đạt được mục tiêu thương mại hóa trên toàn thế gIớI

với hiệu giá lên tới 180 g/L (Bych và cộng sự, 2019) Các nghiên cứu sâu hơn về việc phát triển

fucT2 có hoạt tính cao, duy trì sự cân bằng trao đổi chất giữa GDP-fucose và sự phát triển của tế

bào, đồng thời sử dụng các phân nền gắn fucose hiệu quả về mặt chỉ phí như fucogalactoxyloglucan tự nhiên có thể cái thiện năng suất và giảm chỉ phí

L-glutamate 1a hop chat chinh mang lai vi umami Quy m6 thi truong L-glutamate woc

tính đạt hơn 4 triệu tấn va trị giá 15,5 tỷ USD vào năm 2023 L-glutamate có thể được chuyển đổi từ 2-oxoglutarate thông qua glutamate đe hydrogenase và phương pháp sản xuất công nghiệp

1957, C glutamicum tiết ra một lượng thấp L-glutamate một cách tự nhiên thông qua kênh giống MscS như MseCG và MseCG2 và sự bài tiết có thể được tăng cường đáng kê thông qua việc hạn

chế biotin hoặc bổ sung penicillin va chat hoat động bề mặt, chủ yếu tác động đến chuyên hóa nội bảo và vỏ tế bào Các chiến lược kỹ thuật trao đổi chất được sử dụng trước đây để sản xuất

quá mức L-glutamate bao gồm kỹ thuật con đường và các phương pháp tiến hóa đã được Kimura

và Ma et al xem xét kỹ lưỡng

Lên men L-glutamate là quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng do tốc độ khuấy trộn cao trong lò phản ứng sinh học Để giảm yêu cầu khuấy trộn tốc độ cao và hình thành sản phẩm phụ không mong muốn trong điều kiện không đủ oxy, Zhang et al (2014) đã loại bỏ gen L.-lactate dehydrogenase IdhA 6 C glutamicum GDK-9, mang lại khả năng sản xuất L-elutamate được tăng cường với hiệu giá 120g/L và hàm lượng ơ-ketoglutarate, L-lactate và L-alanine thấp hơn trong Lên men theo mé 5-L trong điều kiện vi hiếu khí Ngoài ra, việc phát triển các phương pháp sàng lọc thông lượng cao hiệu quả mới với độ chính xác và độ nhạy cao để sàng lọc các

chất sản xuất quá mức Lølutamate sẽ là một cách day hứa hẹn để cải thiện hơn nữa quá trình sản

xuất Việc sản xuất L-glutamate đã đạt được thành công từ nguyên liệu liegnocellulose chi phi thấp với chủng công nghiệp, C glutamicum S9114, thông qua việc làm suy giảm hoạt động của phức hợp a-oxoglutarate dehydrogenase (ODHC) va cai thién sy bai tiết thông qua việc cắt bỏ đầu C của kênh glutamate MseCG (AC110), dan dén san xuat L- glutamate ở mức độ cao từ thân cây ngô với hiệu giá 65,2 g/L và hiệu suất 0,63 g/g glucose mà không cần xử lý hóa học (Wen và Bao, 2019) Để giảm chi phí và đạt được sự bền vững về môi trường, việc sử dụng chất thủy phân lignocellulose giàu biotin như vậy cần được nghiên cứu sâu hơn

Khác với các sản phẩm phân tử nhỏ ở trên, ơ-galactosidase là một enzyme glycoside hydrolase xuc tac quá trình thủy phân các gốc galactose từ đầu không khử của

galactooligosacarit lién kết với a-1,6 (GOS) hoặc các polysacarit phân nhánh Enzyme này đã được sử dụng rộng rãi làm phụ gia thực phẩm đã được phê duyệt, đặc biệt là để loại bỏ các

oligosacarit rafinose không tiêu hóa trong chế biến đậu nành và củ cải đường, sản xuất GOS prebiotic và phân hủy đường sữa trong sản xuất phô mai a-galactosidase vồn tổn tại trong nhiều

sinh vật bao gồm vi khuẩn, thực vật và động vật (Bhatia và cộng sự, 2020) Sản phẩm này đã

được sản xuất thương mại thông qua quá trình lên men ở trạng thái ran str dung Aspergillus va S

cerevisiae để sử dụng trong thực phẩm (Prasad và Roy, 2017) Các điều kiện lên men bao gồm nguồn dinh dưỡng, kích thước vật liệu cấy, pH và nhiệt độ là những yếu tố chính ảnh hưởng dén

năng suất sản xuat a-galactosidase, khác nhau ở các chủng khác nhau nhưng có thê được tối ưu hóa thông qua phân tích phương pháp bề mặt đáp ứng Ví dụ, cơ chất rắn và các nguyên tổ thiết yếu để sản xuất ơ-galactosidase được tối ưu hóa thành 8,2 g cám lúa mì, 1,8 g bột đậu nành, 0,001 øg MnSO4-H2O va 0,001 g CuSO4-5H2O trong 10 g môi trường chất khô thông qua thiết

kế giai thừa phân đoạn

(FFD) và thiết kế thí nghiệm tổng hợp trung tâm (CCD), đạt 2572,5 U/g chất khô sau 144

giờ nuôi cấy trong quá trình lên men trong bình ở trạng thái rắn (Liu và cộng sự, 2007) Để đáp ứng nhu cầu của các quy trình chế biến thực phẩm khác nhau, nhiều a-galactosidase có đặc tính riêng biệt như khá năng chịu nhiệt cao hơn, tính axit tốt hơn, khả năng kháng protease tăng và

được áp dụng để cải thiện các đặc tính và tăng năng suất Kỹ thuật sản xuất a-ealactosidase cùng với các enzyme hữu ích khác như carbohydrase và pectinase trong cùng một chủng Aspergillus

cũng mang lại một chiến lược kinh tế độc đáo để sản xuất enzyme trong lĩnh vực này Bên cạnh

đó, việc tận dụng chat thai công nghiệp nông nghiệp như váng sữa, mật củ cái đường và thậm chí

cá chất thái nhà bếp là một chủ để quan trọng trong lĩnh vực này để giảm chỉ phí Riboflavin (vitamin B2) là một dẫn xuất dị vòng của isoalloxazine và chất tạo màu thực phẩm màu vàng và thực phẩm bổ sung đã được phê duyệt Việc sản xuất riboflavin công nghiệp quy mô lớn bắt đầu vào năm 1990 bởi công ty BASF và tổng thị trường trên toàn thế giới được định giá khoảng 7,8

tỷ USD vào năm 2019 và dự kiến sẽ đạt 10,3 tỷ vào năm 2024 Riboflavin hiện được sản xuất

thông qua quả trình lên men của vật chủ tự nhiên

Ashbya gossypii từ triacylglyceride hoặc Bacillus biến đổi gen subtilis từ glucose với

hiệu giá gần 30 g/L (Lee va cộng sự, 2007; Sahm và cộng sự, 2013) Các nhà sản xuất thừa công

nghiệp được thành lập chủ yếu thông qua phương pháp gây đột biến và chọn lọc truyền thống cũng như một số phương pháp hiện đại các phương pháp kỹ thuật trao đổi chất Riboflavin được tổng hợp thông qua bảy dòng enzyme được phiên mã bởi operon xương băng cách xây dựng trên các con tré trude cua ribulose-5-phosphate va guanosine triphosphate (GTP) Sy biéu hién qua mức của gen xương sườn, cái thién purine tinh sẵn có của tiền chất thông qua việc tăng cường tổng hợp tiền chất glyeine, biểu hiện quá mức của cơn đường purine và nối lại dòng trao đổi chất theo hướng các khối xây dựng trên chủng mục tiêu đều là kỹ thuật hiệu quả chiến lược để cải

thiện năng suất (Revuelta và cộng sự, 2016) Một sự so sánh phân tích cho thấy sự phân loại tế

bào được kích hoạt bằng huỳnh quang (FACS) phương pháp sàng lọc vượt trội hơn FACS tế bào don 6 ca ngoai bao va téng san long riboflavin ở Y lipolytica cho thấy tằm quan trọng bài tiết riboflavin và khá năng sắp xếp kiêu hình này thông qua phân loại giọt Một tìm kiếm rộng rãi về

flavin công tac ribonucleotide mononucleotide (FMN) đã xác định được một số riboflavin mới chất vận chuyển vi khuẩn và làm nổi bật sự xuất hiện đồng thời của riboflavin chất vận chuyển

và sinh tông hợp ribofiavin Tuy nhiên, hầu hết các chất vận chuyên riboflavin được xác định

mới chỉ được thực nghiệm được đặc trưng là nhà nhập khau riboflavin nhưng không phải nha

xuất khẩu và biểu hiện của chúng như RibM từ Streptomyces davawensis ở B subtilis chỉ tăng cường năng suất riboflavin ở mức độ nhẹ (5%) Do đó, tìm kiếm tương đồng và xác nhận thử

nghiệm các nhà xuất khẩu riboflavin cụ thể và hiệu quả, cải thiện xuất khẩu riboflavin và do đó sản xuất sản phẩm sẽ có lợi hơn cho việc xây dựng các nhà sản xuất mạnh mẽ Xem xét các khía

cạnh chưa biết liên quan đến một số nhà sản xuất công nghiệp này, các phương pháp như gây đột biến chèn transposon và các kỹ thuật dựa trên omies nên được áp dụng thêm để xác định các gen chủ chốt tiềm năng nhằm cho phép sản xuất tối đa Các nghiên cứu mở rộng cũng đã được thực

hiện để tối ưu hóa các thông số về độ pH, sục khí, nhiệt độ cũng như quá trình phân tách tiếp

theo cho quá trình lên men công nghiệp riboflavin Ví dụ, quy trình sản xuất theo mẻ được tối ưu hóa bằng cách sử dụng B subtilis có tốc độ khuấy thấp hơn (600 vòng/phút) trong giai đoạn phát triển tế bào và tốc độ cao hơn (900 vòng/phút) trong giai đoạn sản xuất riboflavin Mặc dù lượng

lớn sản phẩm riboflavin duoc két tinh ty nhién sau qua trinh lén men, nhung vẫn cần các bước

rửa và kết tỉnh bổ sung để tỉnh chế riboflavin cấp thực phẩm Ngoài các nhà sản xuất công

nghiệp này, kỹ thuật chế tạo các loại nắm men flavogen khác như Candida cũng mang lại hiệu giá 21 g/L từ ølucose bằng cách sử dụng bể lên men 450-L (Heefner và cộng sự, 1988) Các chủng không sinh flavogen như E coli đã được thiết kế và đạt tới mức 2,7 g/L riboflavin với hiệu suất 137,5 mg/g glucose trong qua trình lên men theo mẻ bình lắc (Lin và cộng sự, 2014)

Ngược lại, kỹ thuật của các vật chủ khac nhu Clostridium, Lactobacillus, Lactococcus,

Aspergillus, vi khuẩn Coryne, Pichia và Yarrowia cho kết quả dưới 1 g/L Trong một nghiên cứu

gần day, Lactobacillus plantarum sản xuất riboflavin đã được sảng lọc, biến đổi và áp dụng trong quá trinh chế biến sữa đậu nành, tạo ra một loại thực phẩm chức năng lên men giàu riboflavin

(2,9 mg/L) Do đó, những loại thực phẩm chức năng giàu riboflavin có thể tận dụng các chất

được thiết kế hoặc hoạt chất ngoài quá trình sản xuất như một chất phụ gia số lượng lớn 2.2 Các chất phụ gia và chất tạo màu thực phẩm đã được phê duyệt có thể được sản

xuất bằng cách sử dụng vi khuẩn có độ chuẩn độ phù hợp:

Chuyến từ các chất phụ gia được sử dụng phô biến ở phân trước, có nhiều hợp chất có khá năng sản xuất sinh học nằm trong phạm vi g/L và sẽ cần tối ưu hóa hơn nữa đề thực hiện công nghiệp hóa hoàn toàn Đúng như dự kiến, một số công ty đã thành lập các nhà máy thí điểm

để sản xuất thử nghiệm Ví dụ, công ty công nghé sinh hoc Solvay đã tung ra một loại vamillin tự

nhiên có tên Rhovanil được sản xuất từ axit frulie thông qua quá trình lên men bằng men và sản phẩm được dán nhãn là “hương vị tự nhiên” ở Mỹ và Châu Âu (Watson, 2017) Trong phan nay, chúng tôi nêu bật một số phân tử phù hợp với loại này, giải quyết nhiều thách thức bao gồm giảm

sự mất cân bằng trao đổi chất, độc tính của sản phẩm và hình thành sản phẩm phụ, đồng thời cung cấp thêm một số ý tưởng khả thi dé tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình công nghiệp hóa

Vanillin (4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde) là một hợp chất hương thơm phổ biến có nguồn gốc từ đậu vam với lượng rất nhỏ, thị trường của nó được dự báo sẽ đạt 493 triệu USD vao nam 2024 (Mordor Intelligence LLP, 2019) Hién nay, hon 99% vanillin trén thi truong có

nguồn gốc từ tổng hợp hóa học, nhưng nhu cầu về các nguồn tự nhiên ngày càng tăng Nhiều vi khuẩn như Bacillus, Pseudomonas, Amycolatopsis và Streptomyces có khả năng sản xuất vamillin từ axit frulie, cugenol hoặc isoeugenol với hiệu giá sản xuất đao động từ 0,1 đến 32,5 g/L Điểm nghẽn hiện nay đối với việc san xuat vanillin là các sản phẩm phụ không mong muốn

và độc tính tế bào của sản phẩm Để giảm sản phẩm phụ, các phương pháp cụ thể bao gồm loại

bỏ các enzyme phân hủy vanillin quan trọng, sản xuất vanillin bằng cách sử dụng các vật chủ khác loại nhự E coli và nắm men, cũng như áp dụng các phương phap enzyme phan tang da được thực hiện Để giảm độc tính tế bào, các nỗ lực đã tập trung vào quá trình tiến hóa để cải

thiện khả năng chịu đựng, chuyên déi vanillin thành sản phẩm ít độc hơn như vamllin ølucoside,

cũng như tối ưu hóa quá trình xử lý sinh học bằng công nghệ sol-gel Bất chấp những nỗ lực trước đây trong quá trình sinh téng hop de novo tir glucose, viée san xuat vanillin bang cach str dụng tiền chất axit frulic tự nhiên có khả năng được ưa chuộng hơn trong ngành công nghiệp thực phẩm vì con đường này đơn giản hơn nhiều và axit ferulic có thé thu được từ tự nhiên với hàm lượng đồi dào Về vấn đẻ này, các phương pháp hiện tại đã cho phép hiệu gia vanillin tir axit ferulic cao nhất tăng lên 22,3 g/L thông qua quá trình lên men liên tục 2-L của nấm Amycolatopsis sp ATCC 39116, đạt tiêu chuẩn phù hợp cho sản xuất công nghiệp (Fleige và

cộng sự, 2016) Tuy nhiên, những nỗ lực về kỹ thuật trao đổi chat vẫn cần thiết dé tạo ra một sản phẩm có chỉ phí cạnh tranh vi gia vanillin sinh học hiện nay cao hơn vài trăm đô la/kg so với

vanillin tổng hợp hóa học (10 USD/kg) Các nghiên cứu có hệ thống sâu hơn về các nhà sản xuất

bản địa thông qua công nghệ dựa trên omics và việc lập lại chính xác quá trình chuyển hóa

vanillin bằng cách sử dụng kỹ thuật biểu hiện quá mức và CRISPR sẽ mang lại năng suất cao hơn Quán lý sự cân băng giữa tăng trưởng và sản xuất tế bào thông qua kiểm soát động là một

chiến lược thay thế đây hứa hẹn để giải quyết vấn đề độc tính Gần đây, việc sử dụng protein điều hòa axit uric HucR đã tạo ra cơ chế kiểm soát động nhiều lớp đối với quá trình sinh tổng

hop vanillin và cai thiện hiệu quá sản xuất (Liang và cộng sự, 2020) Những nỗ lực trong tương lai sử dụng biện pháp kiểm soát động như vậy có thé giúp cân bằng việc sản xuất công nghiệp

các sản phẩm độc hại bao gồm vanillin Một chiến lược cải tiến day hứa hẹn khác chuyên gen

bang cach sử dụng các chủng biến đổi gen Con đường sinh tổng hợp vanillin đặc trưng nhất là dong coenzym A (CoA) phy thuéc vao axit ferulic, bao gém feruloyl CoA synthetase (FCS) va enoyl-CoA hydratase (ECH) Su dung hé théng toan té bao E coli voi FCS va ECH mdi chiu

nhiệt ở nhiệt độ cao hơn (50°C) có thể thu được 3,55 mM vamillin từ 5 mM axit ferulie với năng suất 1,1 g/1⁄h, năng suat 1,1 g/L/h Nang suất nay được cải thiện hơn nữa lên 2,] g/1⁄h (với hiệu

giá 13,3 g/L) trong lò phán ứng sinh học 1-L thông qua chiến lược định hướng nhiệt độ/pH thông

qua viéc su dung decarboxylase axit phenolic én dinh nhiét va hiéu qua cao va dioxygenase thom

làm chất làm mát chất xúc tác không chứa coenzym (Ni và cộng sự, 2018b) Những nỗ lực trong tương lai trong việc thiết kế hợp lý các enzym không phụ thuộc vào coenzym hoặc tìm kiếm các chất xúc tác mạnh hơn cùng với chiến lược có định sẽ hữu ích để nâng cao hiệu suất chuyên đổi toàn bộ tế bào trong sản xuất vanillin công nghiệp

Nisin là một oligopeptide kháng khuẩn và là loại bacteriocin duy nhất được sử dụng

thương mại làm chất bảo quản thực phẩm đã được phê duyệt với giá trị thị trường ước tính là 443 triệu USD vào năm 2020 và dự kiến sẽ đạt 553 triệu USD vào năm 2025 (Nơi tiêu thụ và Thị trường, 2020b) La loai lantibiotic duoc biét dén nhiéu nhat, nisin duroe Lactococcus lactis tạo ra một cách tự nhiên thông qua các enzyme duge ma hoa boi nisABTCIPRK va nisFEG Cac bién thé Nisin, bao gồm nisin A, Z, Q, U va U2, F va H, da được phan lap tr L lactis va cac vi khuẩn khác như Streptococcus uberis va Streptococcus hyointestinalis Mac du misin đã được sản xuất

công nghiệp thông qua quá trình lên men L lactis trong whey sau đó được thu hỏi trực tiếp từ dịch lên men bằng phương pháp phân đoạn tạo bọt, nhưng chỉ phí cao do năng suất sản xuất hạn chế đã hạn chế tông nguồn cung Những nỗ lực cải thiện sản xuất đã được thực hiện thành công thông qua việc tăng sinh khối, giảm bớt sự ức chế phản hồi của nisin va axit lactic, tăng cường biểu hiện gen sinh tổng hợp, tăng cường khả năng chịu axit và tối ưu hóa các điều kiện lên men

(Ozel và cộng sự, 2018).Các yếu tế lên men chính ảnh hưởng đến việc sản xuất nisin ở L lactis như nguồn carbon và nitơ, các chiến lược pH, sục khí, nhiệt độ và có định đã được tóm tắt trong

một đánh giá gần đây (Khelissa và cộng sự, 2020) Hàm lượng nisin cao với 15367 IU/ml da dat được trong quá trình lên men hiếu khí theo mẻ sử dụng tỷ lệ cho ăn thay đổi Băng chứng là trong nhiều trường hợp như tái cầu trúc thành tế bào, kỹ thuật vật chủ trong tương lai để tế bào

Tagatose là một đồng phân fruetose và là chất làm ngọt cĩ hàm lượng calo thấp đã được phê duyệt (Ashwell và cộng sự, 2020) Thị trường chất làm ngọt cĩ hàm lượng calo thấp bao

gồm D tagatose được dự đốn sẽ đạt 1,55 tỷ USD vào năm 2020 (Thị trường và Thị trường,

2016) D-tagatose cĩ thể được sản xuất bằng enzyme từ galactose bởi L-arabinose isomerase dựa trên “chiến lược Izumoring”, đạt năng suất cao 158 g/L và năng suất 7,9 ø/L⁄h với tỷ lệ chuyên đổi thấp hơn 52,7% (sau 24 giờ) (Lim và cộng sự, 2007) Nghiên cứu này cịn thu được sản phâm chưa từng cĩ với hiệu giá 370 g/L và tỷ lệ chuyên đổi 74% thơng qua việc bố sung axit borie, cĩ

thể loại bỏ hơn 99% thơng qua Ambertte IRA-743 và Nhựa Dowex X50XS (4:1, v/v) Bober và

Nair cting đã phát triển một hệ thống bao bọc tế bào băng cách sử dụng L plantarum được thâm

thấu với Lactobaeillus sakei L-arabinose cĩ định để đạt được tỷ lệ chuyển đổi cao hơn (85% sau

48 giờ) nhưng năng suất thấp hơn là 5,3 g/L’! h''(sau 6 h) bắt dau tir 54 g/L (300 mM) galactose (Bober và Nạr, 2019) Mặc dù hiệu giá cao nhất của phương pháp enzym đáp ứng yêu cầu cơng nghiệp, quy trình sản xuất truyền thống này khơng được ưa chuộng trong cơng nghiệp do chỉ phí thủy phân lactose thành galactose cao và loại bỏ galactose cịn lại khỏi hỗn hợp sán phẩm Các giải pháp thay thế cho quá trình chuyên đổi enzyme này là sử dụng vi khuẩn làm nhà máy tagatose bang cach lap lai qua trình trao đối chất, chăng hạn như chuyên đổi lactose thanh galactose bang cach biéu hiện quá mức galactose kinase, tiép theo là biến đổi nội bào của galactose thanh tagatose bang xyloza reductase (XR) va galactitol dehydrogenase (GDH) Théng

qua việc tính chỉnh tỷ lệ biểu hiện của XR và GDH ở chủng nắm men EJ2, hiệu gia san xuat

tagatose cudi cung 1a 37,7 g/L va nang suat 0,126 g/L⁄h đã đạt được trong lị phản ứng sinh học

2-L voi ty 1é tagatose trén galactose là 9:1, cao hơn nhiều so với tỷ lệ chuyén déi enzyme

Cé thé dé dang loai bé galactose con lai trong mơi trường lên men bằng cách thêm men tiêu thy galactose dé tạo phiên bản gần như hồn chỉnh của galaetose thành D-tagatose Loại men

được thiết kế nay co thể mở khĩa việc sản xuất D-tagatose ở quy mơ thương mại nếu các chất nền chỉ phí thấp nhự chất thải whey cĩ thể được tiếp tục sử dụng Chắc chắn các chất xúc tác enzyme mạnh hơn với hoạt tính cao và ổn định sẽ cĩ lợi để đạt được sự chuyên hĩa hồn tồn, từ

đĩ tăng năng suất và giám chỉ phí

Limonene là một monoterpene tuần hồn và một hợp chất đa năng GRAS được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và đồ uống Thị trường tồn cầu cĩ giá trị 314,1 triệu USD vào

năm 2020 và dự kiến sẽ đạt 379,2 triệu USD vào năm 2026 (Market Watch, 2020a) Sản lượng hiện tại thơng qua chiết xuất thực vật hoặc tổng hợp hĩa học cịn hạn chế và khơng đáp ứng được

yêu cầu về chất lượng, dẫn đến giá thành tương đối cao

Limonene cĩ thể được tổng hợp trong thực vật thơng qua linonene synthase từ geranyl diphosphate (GPP), được ngưng tụ bởi GPP synthase bằng cách sử dụng một phân tử IPP và DMAPP thơng qua con đường methylerythritol 4-phosphate (MEP) GE coli, con đường MEP

su dung pyruvate hoac glyceraldehyd- 3-phosphate (G- -3-P) tồn tại tự nhiên làm tiền chất để sản xuat limonene Dé cái tiến hơn nữa quá trình sản xuất, con đường mevalonate (MVA) hinh thanh IPP và DMAPP từ acetyl-CoA dựa trên neryl diphosphate (NPP) trung gian đã được xây dựng

trong E coli va chiến lược tối ưu hĩa hệ thống đã được sử dụng, dẫn đến 1,3 g/L linonene từ

ølucose trong quá trình lên men theo mẻ trong bình lắc (Wu và cộng sự, 2019a) Sử dụng chiến