研究核心突破 - 江南大学张荣珍教授团队联合多家机构成功构建高效体外酶催化级联系统，将胆红素产量提升至1.7克/升，产率达95.8%，实现了该高价值化合物的克级规模生物合成，为工业化生产奠定基础 [2] 关键酶的系统筛选与优化 - 研究通过系统进化分析，从众多物种中鉴定出最高效的酶组合：来自大鼠的HO-1与其专一伴侣蛋白CPR的组合在催化血红素转化为胆绿素步骤中效率最高，同样来自大鼠的BVR-A亚型在后续还原步骤中表现最佳 [4] - 通过对关键酶进行结构分析，截除大鼠CPR蛋白N端和大鼠HO-1蛋白C端的疏水性膜锚定区域，获得可溶性大幅提高的截短变体RnCPRΔ54和RnHO-1Δ22，在保持催化效率的同时解决了异源表达溶解度难题 [4] 反应瓶颈识别与副产物Fe²⁺的抑制机制 - 使用优化酶组合进行一锅法反应时，血红素转化率可达83.9%，但胆红素最终产率停滞在48.1%，存在明显物料损失 [5] - 研究发现副产物二价铁离子（Fe²⁺）能与去质子化的胆绿素或胆红素结合形成复合物，该配位作用能显著降低复合物前线分子轨道能隙，使其更易发生单电子转移，从而激活氧分子、引发自由基链式反应，导致卟啉环氧化降解 [7] - 通过筛选金属螯合剂，发现羟乙二膦酸（HEDP）能有效螯合Fe²⁺，将胆绿素和胆红素产率分别提升约150%，结合降低反应pH值至6.5以抑制去质子化，产生协同效应，将胆红素产率提升至80.1% [7] 副产物CO的抑制机制与最终系统集成 - 研究发现副产物一氧化碳（CO）与游离血红素的结合力远强于O₂，形成的血红素-CO复合物其线性几何构型会在血红素加氧酶活性口袋中产生空间位阻，阻碍底物结合与O₂激活，从而强烈抑制酶催化循环 [8] - 为彻底解除抑制，研究团队在核心酶基础上引入两种辅助酶：工程化一氧化碳脱氢酶（ChCODH）用于将CO氧化为无毒的CO₂，以及甲酸脱氢酶（ApFDH）用于实现辅因子NADPH的原位再生 [8] - 最终构建的包含五种酶的一体化级联反应系统在1升规模反应中，成功将3 mM（1953 mg/L）的血红素完全转化为2.87 mM（1678.4 mg/L）的胆红素，产率高达95.8%，产物经核磁共振谱确证为具有生物活性的胆红素IXα异构体 [8]

行业宏观背景 - 生物制造被视为新一轮科技革命和产业变革的核心引擎之一，是培育新质生产力、推动经济高质量发展的重要赛道 [1][5] - 中国生物制造产业总规模已达近万亿元，发酵产能占全球70%以上 [5] - 工业和信息化部正强化政策供给，加快新成果在应用场景方面先行先试和成果转化，以推动生物制造产业创新发展 [7] 常德市产业发展现状 - 作为湖南省合成生物制造产业核心区，常德市正瞄定"国家级产业集群"目标，加速构建"一个中心三基地"发展格局 [1][4] - 2025年上半年全市35家合成生物制造产业核心企业实现产值超过75亿元，截至2025年7月产值达76.89亿元，同比增长23.52% [1][3] - 常德市是我国重要的生物酶制剂、甾体原料药、医药中间体生产出口基地 [3] 重点企业技术与产品 - 云港生物采用生物技术合成熊去氧胆酸，转化率超99%，年加工动物胆资源超万吨，核心产品"熊去氧胆酸中间体"占据国内市场三分之一以上 [2] - 云港生物产品线涵盖药品、动物保健、美妆三大产业矩阵，胆红素可用于生产人工牛黄，胆汁酸作为饲料添加剂 [2] - 慕恩生物掌握微生物底盘与酶分子技术，发现、保存和鉴定了超32万株具有自主知识产权的微生物菌株，并搭建了DREAM技术平台实现全栈开发能力 [2][3] - 常德还聚集了利尔生物、鸿健生物、引航生物等一批国内知名生物制造企业 [3] 产业生态与支撑体系 - 常德以湖南文理学院为核心共建湖南合成生物制造产业创新中心，打造"产学研用金"一体化协作平台 [4] - 常德设立了50亿元的常德生物制造母基金和10亿元科创引导基金，参与及合作基金规模超过400亿元，构建覆盖企业全生命周期的基金体系 [4] - 津市的合成生物制造中试转化基地提供从概念验证到小规模商业化生产的"一站式"服务 [3] - 在2025中国生物制造科技创新论坛上，24个项目集中签约，并成立了湖南省合成生物制造标准化技术委员会筹建委员会等机构 [5] 未来发展规划 - 根据规划，到2028年常德合成生物制造产业产值将达到300亿元以上，引育链上企业达到100家以上 [6] - 目标培育高新技术企业50家以上、核心企业30家以上，以及一批专精特新企业、单项冠军企业、瞪羚企业和独角兽企业 [6] - 将推动技术、项目、资本向常德等优势区域聚集，加强核心技术攻关，构建友好应用环境 [6]

项目基本情况 - 项目名称为微元合成绿色生物制造二期健康糖项目，建设单位为微元合成生物技术（秦皇岛）有限公司，项目投资4000万元 [2] - 建设内容为在现有车间内新增膜分离、离交、浓缩等设备，建成后可柔性生产阿洛酮糖和甘露糖醇（食品级），年产量共计2000吨 [2] - 阿洛酮糖是一种新型低倍甜味剂，具有抑制糖类吸收、降血糖等生理功效，是蔗糖的理想替代品 [2] - 甘露糖醇广泛应用于医药、食品、化工等领域，作为甜味剂、保湿剂等 [2] 在建项目 - 微元合成绿色生物制造二期项目运用生物提取技术，通过发酵培养液生产胆红素，建成后年产能为5吨 [3] 公司背景 - 微元合成生物技术（秦皇岛）有限公司成立于2022年5月，是微元合成生物技术（北京）有限公司的全资子公司 [4] - 公司专注于合成生物学技术创新和产业化，采用环保生产方法，为医药、食品等多个行业提供生物基原料和解决方案 [4] - 产品线包括糖醇、稀有糖、天然色素和活性分子等 [4] 行业动态 - 微元合成已实现阿洛酮糖成本下降至1万元/吨以下 [5]