践行大食物观，需要拓展食物成分来源，探索多元化、可持续的供给方式。合成生物学通过设计和改造微生物细胞工厂，为营养成分、风味物质、天然色素等食品相关化合物的绿色、可持续制造提供了新路径。然而，实现食品相关化合物的高效生物制造，需要合理选择生产宿主、设计可行的生物合成途径并制定有效的代谢工程策略。目前，相关生产证据与生物合成途径信息分散于文献和不同专业数据库，缺乏系统整合，给不同生产方案的比较分析和微生物细胞工厂的理性设计带来了挑战。

近期，中国科学院天津工业生物技术研究所马红武研究员带领的生物设计中心系统整合食品相关化合物信息、文献报道的微生物生产证据与计算预测的生物合成途径，构建了首个食品生物制造知识库SynBioFooDB，为食品相关化合物的生产策略比较、合成途径探索及微生物细胞工厂的理性设计提供了新的数据资源。

首先，研究团队系统整合了74,237种食品化合物的食物来源、食品功能、生物活性等信息，通过大语言模型辅助提取与专家核验，从5,592篇文献中提取了涉及1,054种化合物的微生物生产证据，将生产宿主、底物、基因改造策略及滴度、得率和生产速率等指标关联，系统分析并揭示不同产物类别的宿主选择与基因改造特点。其次，团队整合了971种化合物的2,002条文献途径，系统关联反应步骤、中间产物、催化酶、相关基因及来源生物等信息，为比较不同合成路线、筛选候选途径和研究关键酶功能提供参考。最后，针对缺少文献报道途径的化合物，利用KEGG和MetaCyc中的反应构建网络，从目标产物逆向搜索候选路线，并对网络搜索未覆盖的目标使用深度学习工具BioNavi进行预测，共为72,967种化合物提供了计算候选途径，拓展了潜在合成路线的探索空间，为后续途径构建与实验验证提供线索。

在此基础上，团队开发了交互式在线平台（https://synbiofoodb.biodesign.ac.cn/），支持化合物结构检索和多条件筛选，实现化合物信息、微生物生产证据、生物合成途径及相关文献的关联查询。该平台有助于研究人员检索和追溯已有生产证据，比较不同生产宿主、基因改造策略及合成途径，并探索尚待验证的候选生物合成路线，为食品相关化合物的微生物生产策略设计与细胞工厂优化提供数据支撑。

近一年来，天津工生所在国家和天津市数据局支持下，大力推进生物制造相关数据平台和数据集建设工作，2025年入选国家数据局高质量数据集先行先试建设单位，2026年承担工业菌种高质量数据集建设项目，2026年8月正式获批生物制造行业高质量数据集建设链主单位。食品生物制造知识库的建设是相关数据集建设的重要组成部分。

该研究得到中国科学院战略性先导科技专项、天津市科技重大专项项目、中国科学院国际合作项目及天津市自然科学基金等项目的支持。相关成果于 近日在线发表于Nucleic Acids Research期刊，天津工生所和海河实验室联合培养博士后魏凡为论文第一作者，马红武研究员和袁倩倩副研究员为论文共同通讯作者。

论文链接

SynBioFooDB知识库网站首页