微生物色素展潛力 望成天然食用色素新主流

【記者賴柏翰／綜合外電】隨著消費者對健康意識的提升，全球食品製造商正逐步減少使用合成色素，例如檸檬黃、日落黃等，轉而尋求天然替代品。一份於今年 10 月 1 日在《Food Production, Processing and Nutrition》期刊發表的研究評論指出，由真菌、細菌和微藻等微生物產生的微生物色素（Microbial pigments）正迅速崛起，有望成為下一代天然食用色素的主要來源。

這份由艾莎·哈利魯·杜萬（Aisha Halliru Duwan）主導的研究深入探討了微生物色素的多樣性、其生物合成途徑，以及如何運用生物科技工具來提升產量與穩定性。相較於植物來源的色素（如花色素苷、甜菜紅），微生物色素不受季節變化、萃取效率低落及穩定性問題的限制；而動物來源的色素則面臨永續性考量。微生物色素的生產可在全年進行，不受氣候影響，且能透過菌株改良大規模量產，並使用相對廉價的原料。 \n目前，微生物色素已佔全球食用色素市場超過三分之一的份額。其中，類胡蘿蔔素（carotenoids）佔了微生物色素市場的絕大部分，這類脂溶性色素顏色範圍從黃色到紅色，包含八氫番茄紅素、番茄紅素、葉黃素、玉米黃素及蝦青素等超過五百種已知成員，可由多種微生物產生，例如Xanthophyllomyces dendrorhous、Blakeslea trispora、Dunaliella salina和Rhodotorula物種。其他如Monascus真菌產生的橙色azaphilone色素、基於甜菜紅的甜菜根紅素（甜菜紅素）以及由特定菌種生產的黑色素和核黃素（維生素B2）等，也展現出應用潛力。

生物科技的進步是推動微生物色素發展的關鍵。研究人員運用CRISPR/Cas基因編輯技術（一種精準修改生物體基因序列的技術），以及基因組學（研究生物體所有基因的科學）、蛋白質組學（研究生物體所有蛋白質的科學）和代謝物組學（研究生物體代謝物質的科學）等「體學技術」，來分析細胞形成色素的機制，並引導設計出更高產量的菌株。透過代謝工程學（利用基因改造技術來優化細胞生產特定物質的能力），科學家能重新導向細胞的代謝流，以提高色素產量。在生產技術方面，發酵（利用微生物分解有機物產生特定產物的生物過程）是主要方式，可分為液體基質的深層發酵和適合真菌的固態發酵，後者能減少廢棄物，並直接作為染料使用。

微生物色素的應用範圍廣泛，不僅能用於植物性食品配方和素肉（meat analogs）的改良（如維生素B12和血紅素蛋白），更因具備抗氧化劑、抗微生物劑和抗炎藥等生物活性，能為食品帶來額外益處。此外，微生物色素也正在智慧包裝（intelligent packaging）領域進行探索，例如開發pH值或溫敏指示劑，透過變色來顯示食品新鮮度。

然而，微生物色素的大規模商業化仍面臨挑戰，包括萃取成本高昂、Monascus色素可能存在的橘黴素污染疑慮、藻藍蛋白等微藻色素的量產效率和熱穩定性問題，以及在複雜食物基質中的長期穩定性評估不足。未來，研究將結合代謝工程學與機器學習（人工智慧的一個分支，讓電腦透過資料學習並改進表現）輔助的發酵優化，並採行永續生物製程，以解決這些問題，推動微生物色素更廣泛的商業應用。

參考來源

• Microbial Pigments Emerge as Next-Generation Natural Food Co…（Bioengineer.org）