尽管全球人口持续增长数十年，但全球粮食危机似乎再次迫在眉睫。由于气候变化加剧导致长期异常天气，粮食生产力严重下降。此外，由于战争等国际冲突，全球粮食供应链恶化，加剧了全球粮食短缺和营养不平等。

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然而，与此同时，随着人们对环境和可持续发展意识的提高，对更环保、更优质的食品和美容产品的需求也在增加。因此，微生物作为解决这些不同问题的关键而受到人们的关注。

“系统代谢工程”是韩国科学技术院SangYupLee教授开发的一个研究领域，旨在更有效地开发微生物细胞工厂，这是下一代生物工业的核心因素，以取代严重依赖石油的现有化学工业。

通过应用系统代谢工程策略，研究人员开发了许多高性能微生物细胞工厂，可生产各种食品和化妆品化合物，包括血红素和锌原卟啉IX等天然物质，这些化合物可以改善合成产品的风味和颜色。肉;番茄红素和β-胡萝卜素，是可广泛应用于食品和化妆品的功能性天然色素;邻氨基苯甲酸甲酯是一种源自葡萄的化合物，广泛用于在食品和饮料制造中赋予葡萄风味。

在这篇论文中，研究小组介绍了可生产氨基酸、蛋白质、脂肪和脂肪酸、维生素、香料、色素、醇、功能化合物和其他食品添加剂和化妆品的微生物细胞工厂的显着案例。

此外，本文组织并提出了系统代谢工程策略，可以刺激工业微生物细胞工厂的发展，从而以经济可行的环保方式生产更多样化的食品和化妆品化合物。

例如，通过微生物发酵过程将非食用生物质用作动物饲料或肥料，生产具有高营养价值的蛋白质或氨基酸，可以有助于世界各地粮食产量的增加和稳定供应。此外，开发更可行的替代肉类，进一步减少对动物蛋白的依赖，也有助于减少畜牧业或养鱼业产生的温室气体和环境污染。

此外，香草醛或邻氨基苯甲酸甲酯具有香草味或葡萄味，被广泛添加到各种食品中，但从植物中分离提炼的天然产品产量低，生产成本高，因此大多数情况下，从植物中提取的石化物质食品中添加香草醛和甲基邻氨基苯甲酸。这些材料还可以利用微生物的力量，通过环保和人类友好的方式生产。

生产诸如Calmin(胭脂虫色素)和透明质酸等化合物时出现的道德和资源问题，这种色素添加到各种化妆品和食品中，例如红唇膏和草莓味牛奶，必须从仅生活在某些仙人掌中的胭脂虫昆虫中提取。当使用微生物以环保方式生产脂肪酸时，脂肪酸(作为保健补充剂被广泛食用，但仅存在于从鲨鱼或鱼肝中提取的omega-3脂肪酸中)也可以得到解决。

这篇论文的第一作者、韩国科学技术院研究教授KyoungRokChoi表示：“除了泡菜和酸奶等传统发酵食品外，在微生物的帮助下生产的食品，如可可脂，巧克力的基本成分，只能从由发酵可可豆和味精(一种通过微生物发酵产生的调味料)我们已经很熟悉了。”

“未来，我们将能够通过微生物细胞工厂在日常生活中更轻松地以环保和可持续的方式获得更广泛的食品和化妆品。”

李相业表示：“利用科学技术让世界变得更美好是工程师的使命。系统代谢工程的不断进步和积极运用将为缓解和解决粮食危机和气候问题做出巨大贡献。”改变。”