摘要：每一块奶酪背后都藏着一个 “凝固魔法”—— 凝乳酶。这种能让液态牛奶变成固态凝乳的关键酶，曾长期依赖牛胃提取，但供应有限、成本高；后来用微生物生产，又面临特异性低、奶酪发苦的问题。如今，瑞典科学家团队在《Plant Biotechnology Journal》
每一块奶酪背后都藏着一个 “凝固魔法”—— 凝乳酶。这种能让液态牛奶变成固态凝乳的关键酶，曾长期依赖牛胃提取，但供应有限、成本高；后来用微生物生产，又面临特异性低、奶酪发苦的问题。如今，瑞典科学家团队在《Plant Biotechnology Journal》（2025 年）发表的研究，给奶酪行业带来了 “绿色革命”：他们让本氏烟草叶子变成了 “凝乳酶生产工厂”，不仅产量高，还意外发现删除酶里一个 “小片段” 后，凝乳效率直接翻了 3 倍！
烟草生产凝乳酶
奶酪制作的核心一步，是让牛奶中的酪蛋白凝固。传统上，人们用牛胃里的 “牛凝乳酶” 来完成这件事，但它有三大痛点：
供应有限：全球奶酪需求激增，牛凝乳酶产量跟不上；伦理争议：提取凝乳酶需宰杀小牛，不符合素食和动物保护理念；替代方案不给力：微生物生产的凝乳酶（如毛霉蛋白酶）对酪蛋白特异性低，容易让奶酪发苦；而地中海地区常用的刺棘蓟花提取物（含赛普罗辛 B 等天冬氨酸蛋白酶），虽能天然凝乳，但野生蓟花采摘不稳定、酶含量波动大，无法满足工业需求。简单说：行业急需一种 “产量高、活性强、来源环保” 的凝乳酶 —— 这正是科学家们要解决的问题。
研究团队瞄准了两个关键问题，堪称 “植物造酶” 的 “灵魂拷问”：
植物能当 “凝乳酶工厂” 吗？ 本氏烟草是常用的植物生物反应器（能生产抗体、疫苗等），但它能高效生产有功能的赛普罗辛 B 吗？酶里的 “特殊片段” 有啥用？ 赛普罗辛 B 里有个植物特有的 “插入片段”（PSI 结构域，104 个氨基酸），动物和微生物的凝乳酶都没有它。这个 PSI 到底是 “帮手” 还是 “累赘”？对酶的活性、产量、在细胞里的 “住址”（亚细胞定位）有影响吗？为了回答这些问题，团队设计了一套 “对比实验”，步骤通俗讲就是 “造酶→提酶→测酶”：
造两种酶：在实验室构建两个基因载体 —— 一个携带 “全长赛普罗辛 B”（CYPB，含 PSI），另一个携带 “删除 PSI 的赛普罗辛 B”（CYPBΔPSI）；让烟草干活：用农杆菌 “注射” 烟草叶子（农杆菌会把酶基因 “送” 进烟草细胞），让烟草在 15 天内 “瞬时表达” 酶（相当于给烟草一个临时任务，快速造酶）；提取并检测：看 “基因表达”：用 qRT-PCR 测两种酶的基因转录水平，看哪个转录更快；看 “蛋白产出”：用 Western blot 确认酶被成功制造，再用 IMAC 方法提纯酶，称重算产量；测 “酶的性能”：比如最适 pH、温度（工业生产需要稳定的反应条件），用 FITC - 酪蛋白测酶活，用脱脂牛奶测凝乳时间；找 “酶的住址”：给酶加荧光标签，用共聚焦显微镜看酶在烟草细胞里的位置（是在液泡、内质网还是其他地方）。酶活：CYPBΔPSI 的酶活是 168IU/mg，是全长 CYPB（57IU/mg）的3 倍；凝乳速度：CYPBΔPSI 让牛奶凝固只需 3 分 15 秒，比全长 CYPB（5 分 30 秒）快近一半；定位秘密：PSI 的真正作用是 “运输”—— 带 PSI 的 CYPB 会被运到液泡和内吞小泡（这些地方能保护酶不被降解），而没 PSI 的 CYPBΔPSI 会被困在内质网和液泡膜上。简单说：PSI 是酶的 “细胞快递员”，负责把酶送到 “安全仓库”（液泡），但它对酶的 “凝固能力” 没帮助，删掉反而让酶更 “能干”。
提纯的酶有稳定的工业属性：
最适 pH 为 4.6（奶酪制作常用酸性环境），最适温度 47℃（接近工业生产的反应温度）；能被天冬氨酸蛋白酶特异性抑制剂（pepstatin A）抑制 —— 证明它和天然赛普罗辛 B 功能一致，没有 “失活” 或 “变异”。植物来源的凝乳酶解决了 “供应不稳定” 问题：烟草生长快、易规模化种植（可在温室批量生产），且酶活性高、凝乳快 —— 未来奶酪厂可能不用依赖动物或微生物，靠 “种烟草” 就能稳定获取凝乳酶，还能降低生产成本（植物培养比微生物发酵更节能）。
本氏烟草再次证明自己是 “万能蛋白工厂”—— 除了凝乳酶，未来还能用来生产其他工业酶（如洗涤剂用酶、食品加工酶）或药用蛋白（如抗体、疫苗），比微生物更安全（植物蛋白修饰更接近人类），比动物更环保（不占用大量耕地，碳排放低）。
植物来源的凝乳酶符合素食、环保趋势，能满足消费者对 “清洁标签” 食品的需求（比如欧盟对 GMO 的严格规定，植物瞬时表达更容易通过审批）。
从 “烟草叶子造凝乳酶” 到 “酶活性翻 3 倍”，这项研究不仅解决了奶酪行业的百年难题，更让我们看到 “植物生物反应器” 的巨大潜力 —— 未来，或许我们吃的奶酪、用的洗涤剂、甚至注射的疫苗，都能从一片绿叶中诞生。
正如研究团队所说：“植物不仅能提供食物，还能成为‘蛋白生产车间’，这是可持续生物技术的未来方向。” 而这一切，可能就从一块用烟草凝乳酶做的奶酪开始。
来源：农科最前线一点号
