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合成生物背景下PQQ的市场发展前景：从“细胞代谢关键”到“健康食品核心”的跃迁

2025-12-24 13:58 来源：新营养

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合成生物食品原料在中国的发展，已从“实验室探索”迈入“产业化加速”阶段。这一领域未来潜力不仅体现在技术突破与政策支持上，更与我国庞大的市场需求、产业链协同能力及公众认知提升密切相关。

政策红利释放，构建“安全+创新”双轨通道

国家对合成生物食品原料的监管政策正逐步完善，为行业的稳健发展提供了明确的合规路径。2024年9月，国家食品安全风险评估中心发布的《食品加工用遗传修饰微生物安全性评价申报材料要求（试行）》意义重大，这是首次系统性规范合成生物原料的审批流程。首次系统规范了以遗传修饰微生物（GMM）工艺制备的食品原料审批路径，平均审批周期由24个月压缩至12–15个月。

此外“生物制造+”行动计划等一系列政策的稳步推进，资本与资源正加速向合成生物领域汇聚。据《北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划（2024-2026年）》显示，北京凭借其在合成生物领域的科研优势，积极吸引投资，推动产业从导入期迈向成长期。在国家“双碳”目标的引领下，政策明确将“以非粮碳源（如秸秆、合成气）为原料”作为关键发展方向。我国秸秆资源极为丰富，每年产量高达约8.65亿吨，然而目前原料化利用率仅约1%，存在着巨大的开发潜力。以非粮碳源替代传统原料，契合“双碳”战略需求，能显著降低生产过程中的碳排放，减少对化石资源的依赖。

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在合成生物技术驱动食品原料革新的浪潮中，PQQ（吡咯并喹啉醌二钠盐）正以“细胞级营养素”的身份，从实验室走向产业化，并逐步渗透至健康食品、能量补充、脑健康等多场景。在此政策框架下，PQQ（吡咯喹啉醌二钠盐）成为首个同时打通“国际+国内”双循环的合成生物食品原料。其发展不仅受益于我国政策的持续支持与企业技术积累，更与合成生物技术对传统生产模式的颠覆性重构密切相关。

PQQ生产的“绿色革命”与效率跃升

PQQ的传统生产方式主要包括化学合成法、天然提取法和微生物发酵法，但三者均存在显著瓶颈:

PQQ作为一种典型的有机物，本身的结构和分子量决定了其可以通过有限步骤的化学合成来得到。工艺合成过程中使用了大量的自然界不存在的化工原料和中间体，成品质量标准中甚至出现了合成法带来的特有杂质。在反应过程中使用了高危化学溶剂，整个合成路径中也必然会产生多种未知杂质。化学法过程中产生的杂质并不天然存在于人体体内，不排除在体内长期积累后带来危害的可能，此外使用化学法生产PQQ会对环境造成一定的污染。因此，化学合成法生产PQQ存在局限性。

天然提取法同样面临挑战：PQQ在水果、蔬菜、谷物等天然物质中含量极微，即便在含量相对较高的发酵大豆（纳豆）中，获取难度也较大。从微生物发酵角度看，天然菌株产率仅0.1-0.5g/L，严重制约产量提升。而且，该方法高度依赖特定菌种资源，菌种筛选存在随机性，同时对环境条件（温度、pH值、营养成分等）要求严苛，环境参数的细微波动就可能导致产量大幅波动，难以实现稳定、规模化生产，无法满足市场对PQQ日益增长的需求。

微生物发酵法以天然或经工程改造的菌株（如甲基杆菌、副球菌等）在可控环境中代谢合成PQQ，全流程绿色、可再生，所得分子与天然构型完全一致；真正的门槛在于优质菌株稀缺、发酵效率低，以及下游分离纯化步骤繁琐。

在现代生物技术蓬勃发展的当下，合成生物技术正为PQQ的生产开辟全新路径，有效克服了传统生产方式的诸多弊端：

01 菌株基因编辑改造与非粮碳源利用的技术突破

以食葡萄糖食甲基菌这类天然产生PQQ的菌株为例，其体内PQQ的生物合成路径受多种因素制约。在天然状态下，关键合成酶如PqqA、PqqB、PqqC的活性有限，极大地限制了PQQ的产出效率。而合成生物技术借助先进的基因编辑手段，能够对菌株实施精准改造。比如运用CRISPR基因编辑工具，可对菌株基因进行靶向操作。通过敲除像pqqR这种抑制PQQ合成的负调控基因，解除了PQQ合成过程中的“刹车”机制；同时，对关键合成酶基因（如pqqA）进行过表达，显著增强了合成PQQ的“动力引擎”。

在碳源利用方面，合成生物技术也展现出强大的创新能力，尤其体现在对非粮碳源的适配性改造上。传统的微生物发酵生产严重依赖玉米等粮食作物作为碳源，这不仅面临粮食资源短缺问题，还会带来高昂的原料成本。而一碳化合物，如二氧化碳、甲醇等，在自然界储量丰富且来源广泛，成为极具潜力的替代碳源。

合成生物技术能够对PQQ生产菌株进行优化，使其高效利用这些一碳化合物。我国部分企业已开展创新性实践，将PQQ生产菌株与合成气转化技术有机结合，利用工业废气中的甲烷作为碳源。这一举措成效显著，从成本角度来看，预计可减少30%-50%的原料成本；从环保角度出发，契合了当下“双碳”目标的可持续发展需求，实现了经济与环境效益的双赢。

02 发酵工艺的标准化与可控性提升

合成生物技术的革新推动PQQ生产模式从“经验驱动”向“数据驱动”全面转型，显著提升了发酵工艺的标准化与可控性：

l工艺参数的精准调控

依托合成生物平台的高通量筛选技术，如“细胞铸造厂”等数字化生物技术平台，能够实现发酵条件的快速优化与精准调控。通过实时监测菌株代谢通路中的关键中间体浓度，如苯乙酸、喹啉前体等物质的动态变化，结合自动化控制系统，可对温度、pH、溶氧水平等参数进行动态调整，从而实现“稳态生产”。

l杂质控制的技术突破

合成生物技术通过设计“特异性合成通路”，有效减少了非目标产物的生成，显著提升了产品纯度。相关研究表明，发酵法生产的PQQ纯度已从早期的85%提升至99%以上。在安全性把控上，依据《食品加工用遗传修饰微生物安全性评价申报材料要求（试行）》，企业采用PCR检测技术对产品进行严格筛查，确保外源基因残留低于检测限。同时，通过先进的灭活与分离工艺，保证终产品无活菌残留与遗传污染风险，符合食品安全标准。

l规模化生产的可行性验证

合成生物技术通过“菌株-工艺-设备”的协同优化，成功攻克了传统PQQ生产中“小试到中试”的放大难题。这一系列技术突破，使PQQ生产实现了从“实验室小规模生产”到“工业化可复制”的跨越，成为我国合成生物食品原料领域中“技术转化效率高、成本优势明显”的典型范例。

合成生物赋能下的场景多元化与需求精准匹配

PQQ的市场应用场景正从“单一功能导向”向“覆盖生命全周期的健康管理场景”拓展延伸:

l抗衰老：从“表观修复”到“细胞内源性干预”

传统抗衰成分（胶原蛋白肽、玻尿酸等）大多停留在角质层或真皮基质的“表层修容”。PQQ则直击衰老根源——线粒体。它通过激活PINK1/Parkin通路，同步触发线粒体自噬（清除受损线粒体）与线粒体新生（mtDNA复制、膜电位恢复），实现真正的“细胞级”抗衰。

《NPJ Aging》2024年刊载的研究进一步证实：10μMPQQ即可显著提升衰老成纤维细胞的线粒体膜电位（+28%），降低ROS水平（–34%），并延长细胞复制寿命20%以上。这意味着，PQQ有助于修复可见皱纹，更在细胞深处按下“延缓衰老”的开关。

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l能量补充：运动营养与健康老龄化的“刚需原料”

PQQ和辅酶Q10的协同作用可以归因于它们在细胞能量产生和抗氧化过程中的相互促进关系，使其成为能量补充类产品的核心成分。PQQ在线粒体的三羧酸循环中发挥重要作用，通过促进氧化磷酸化代谢和ATP的产生，提供能量支持。辅酶Q10则在线粒体呼吸链中的终端酶复合物中发挥作用，在电子传递过程中接受和转移电子，最终帮助产生ATP。PQQ和辅酶Q10的联合使用可以增强线粒体的能量产生效率，进而提高细胞和组织的功能。

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l脑健康：与神经保护成分的“复配创新”

PQQ对神经元线粒体的保护作用（如抑制氧化应激引起的神经元死亡）使其成为脑健康赛道的重要原料。通过合成生物技术的高纯度保障，PQQ可与PS（磷脂酰丝氨酸）、牛磺酸等成分复配，形成“抗氧化+神经递质支持”的双效组合。

l心血管健康：线粒体保护的“精准靶向”

PQQ通过抗氧化、保护心肌细胞线粒体功能，降低心血管疾病风险（如减少心肌缺血再灌注损伤）。其优势在于“小剂量高活性”：仅需10-20mg/d即可显著改善心脏功能（传统抗氧化剂如维生素C需高剂量才可达到类似效果）。

从“技术跟随”到“场景创新”的突破路径

从“技术跟随”到“场景创新”的突破路径

我国本土企业依托合成生物技术正加速实现PQQ市场从“技术跟随”到“场景创新”的跃迁：

l技术端：自主研发与平台化生产

我国本土企业在技术端持续发力，凭借自主研发与平台化生产模式，牢牢掌握发酵法生产PQQ的核心技术。部分企业依托自主构建的合成生物平台（如细胞工厂），对菌株进行定制化改造：通过“设计-构建-测试-学习”（DBTL）的合成生物技术循环，深度优化PQQ合成通路，筛选出高产菌株，其产率可提升至3g/L以上；同时，针对我国食品企业对低成本、易提纯的生产需求，企业对发酵工艺参数进行优化，将发酵周期缩短至48小时，生产成本降至传统化学合成法的60%-70%，显著提升了技术竞争力与市场适配性。

l应用端：细分场景的“本土化创新”

在应用层面，国内企业与国际品牌主打“通用健康”的策略不同，更聚焦于“中国人群特殊健康需求”展开本土化场景创新：针对我国高发的肝健康问题，企业开发出“PQQ+水飞蓟素+谷胱甘肽”复合护肝胶囊，依托线粒体保护与抗氧化双重机制，实现降低肝脏氧化损伤、促进脂肪代谢的功效；在免疫力提升领域，面向免疫力低下人群推出“PQQ+益生菌+β-葡聚糖”复配产品，通过线粒体能量代谢增强巨噬细胞吞噬功能等免疫细胞活性；在产品形态上则注重轻量化创新，推出单次剂量仅10mg的PQQ固体饮料、冲剂等剂型，既降低消费者对“大剂量营养素”的接受门槛，又凭借合成生物技术带来的高纯度保障（如99%以上纯度），进一步提升产品安全性，形成更贴合国人体质与消费习惯的差异化竞争优势。

l从“原料供应”到“终端品牌”的升级尝试

国内企业正以合成生物技术赋能的PQQ原料为核心，积极探索从“原料供应商”向“终端品牌商”的战略升级。企业正通过“原料技术壁垒+本土健康痛点”的双重驱动，构建覆盖抗衰、心脑健康等多元场景的终端产品矩阵，实现从单一原料输出到品牌价值创造的跃迁。

合成生物技术驱动下的“PQQ 2.0”时代

l生产技术的“平台化”与“低成本化”

未来，PQQ生产将依托合成生物平台（如细胞铸造厂）构建“模块化开发”体系：通过建立标准化的菌株共享机制，平台企业可向食品企业提供高产PQQ菌株服务——利用合成生物技术库的菌株资源池，快速调取经多轮代谢工程优化的目标菌株（如产率达5g/L的工程菌株），使中小企业无需重复投入菌株研发即可启动生产，大幅降低技术准入门槛。在碳源创新层面，通过合成生物技术对菌株进行代谢通路重编程，使其能够高效利用工业废气中的甲烷、二氧化碳等一碳化合物作为碳源，不仅可将原料成本压缩50%以上，更契合“双碳”目标下绿色制造的产业升级需求，推动PQQ生产从“高粮耗、高成本”模式向“低碳循环、经济高效”模式转型。这种平台化生产与非粮碳源的深度融合，正成为PQQ产业技术迭代的核心方向。

l应用场景的“垂直深耕”与“跨品类联动”

PQQ的应用正经历一场从“通用健康”到“垂直场景”的深刻变革。在运动营养领域，针对专业运动员高强度训练后急需线粒体快速修复的需求，创新性地将PQQ与辅酶Q10、BCAA相结合，研发出复合补剂，为运动员的体能恢复与训练表现提升提供有力支撑；在儿童健康赛道，洞察我国儿童面临的“注意力不足”和“学习压力大”等问题，推出融合PQQ、DHA与胆碱的儿童营养饮品，通过强化线粒体保护、支持神经递质功能，助力儿童认知功能的全面发展；在功能性饮料市场，巧妙地将PQQ与赤藓糖醇、低聚果糖等低GI原料复配，打造出兼具“护肝+能量”双效合一的功能性饮料，精准契合消费者对健康与功能的双重期待，实现跨品类的创新联动。

l公众认知的“技术透明化”与“健康科学化”

合成生物技术凭借卓越的“可控性”，为PQQ的公众认知升级注入强大动力。生产环节中，以PCR检测结果、微生物培养法数据为实证，向消费者直观展示“无外源基因残留”“无活菌残留”的安全特性，构建起全程可追溯的信任体系，让生产过程从幕后走向台前，实现真正的可视化透明化。在功效验证层面，依托中国科学院等国内权威科研机构开展的临床研究，通过详实的“科学数据+场景验证”，深度揭示PQQ对老年人线粒体功能的显著改善作用，以严谨的科学背书强化消费者对PQQ“细胞级健康”理念的认可，推动其健康价值认知迈向科学化新高度。

l国际竞争中的“本土优势”

在国际PQQ产业竞争格局中，我国凭借合成生物技术领域“非粮碳源利用”与“发酵工艺优化”的独特优势，强势提升PQQ原料在全球供应链的竞争力。依托自主研发的发酵技术，国产PQQ生产成本相较欧美化学合成法降低30%-50%，高效驱动我国跃升为全球PQQ原料主要供应基地。严格遵循《食品加工用遗传修饰微生物安全性评价申报材料要求（试行）》，通过多批次检测与环境风险承诺等规范流程，为国产PQQ贴上国际认可的“安全标签”，在出口市场赢得合规先机。面对中国消费者对“护肝”“免疫力”等健康需求的精准洞察，国内企业凭借本土化优势，能够快速推出定制化产品，相比国际品牌繁琐的“本土化复配”流程，率先抢占细分市场，以场景创新构建起难以复制的先发壁垒。

合成生物技术下的PQQ“健康革命”

合成生物技术为PQQ的生产与应用提供了“技术杠杆”：通过高产菌株改造、发酵工艺优化与非粮碳源利用，解决了传统生产中的“效率低、成本高、杂质多”问题；同时，结合我国庞大的健康食品市场与政策支持，PQQ正从“实验室原料”转向“终端刚需”，覆盖抗衰老、能量补充、脑健康、护肝等多场景。

未来，随着合成生物平台的开放共享本土企业对场景的深度挖掘，PQQ或将重新定义“细胞级营养”的边界——从“进口依赖”到“本土制造”，从“单一功能”到“多场景渗透”，从“小众成分”到“健康刚需”。对于企业而言，抓住这一机遇的关键在于：持续投入合成生物底层技术研发、深化与食品企业的场景合作，并通过透明化、科学化的传播建立消费者信任。对于消费者，PQQ的普及将带来更安全、更高效、更可持续的“细胞健康”解决方案，真正实现“科技服务健康”的价值闭环。

2025-2026新营养趋势大会暨