Η Guanjie Biotech είναι αχύδην σκόνη εργοθειονίνηςπρομηθευτής. Ας το συζητήσουμε σήμερα. Η Εργοθειονίνη (EGT) είναι ένα φυσικό αντιοξειδωτικό που δεν μπορεί να συντεθεί από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό. Έχει μοναδικές κυτταρικές φυσιολογικές προστατευτικές λειτουργίες όπως σάρωση ελεύθερων ριζών, αποτοξίνωση, διατήρηση της βιοσύνθεσης του DNA, φυσιολογική κυτταρική ανάπτυξη, κυτταρική ανοσία, αντι-ακτινοβολία, λεύκανση και αντιγήρανση.Εργοθειονεΐνη χύμα σε σκόνη(EGT) έχει ευρεία προοπτική εφαρμογής σε βιομηχανίες τροφίμων, καλλυντικών, λειτουργικών τροφίμων και βιοϊατρικής. Ταυτόχρονα όμως, ως φυσικό αντιοξειδωτικό, είναι ασφαλές και μη τοξικό, γεγονός που το καθιστά ένα hot spot στην τρέχουσα ανάπτυξη της βιομηχανίας.
Μέθοδοι Παρασκευής Σκόνης Εργοθειονίνης
Μέθοδοι για την παρασκευή τουχύδην σκόνη εργοθειονίνηςπεριλαμβάνουν φυσική βιολογική εκχύλιση, χημική σύνθεση και βιοσύνθεση [3-4]. Η μέθοδος χημικής σύνθεσης είναι δύσκολη στην προετοιμασία και ακριβή και η ασφάλεια δεν μπορεί να εγγυηθεί. Η φυσική μέθοδος βιοεξαγωγής έχει χαμηλή απόδοση και υψηλό κόστος. Περιορίζει την εφαρμογή της εργοθειονίνης. Η μέθοδος βιοσύνθεσής του έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους και της εύκολης διαθεσιμότητας πρώτων υλών.
● Κρυστάλλωση και χημικός τύπος εργοθειονίνης
Με την άνοδο της συνθετικής βιολογίας, η απόδοση της εργοθειονεΐνης μπορεί να αυξηθεί αποτελεσματικά με μέσα ζύμωσης όπως η μεταβολική ρύθμιση. Αυτό διασφαλίζει την ασφάλεια του προϊόντος και διευρύνει τον χώρο εφαρμογής τουχύδην σκόνη εργοθειονίνης. Ως εκ τούτου, η χρήση φυσικών βρώσιμων μυκόρριζων μυκήτων για ζύμωση και μετασχηματισμό για την κατασκευή κατασκευασμένων βακτηρίων έχει γίνει η μελλοντική κατεύθυνση ανάπτυξης για την παρασκευή της εργοθειονεΐνης.
● Επιδράσεις της συνθετικής βιολογίας στην απόδοση της εργοθειονίνης
Βελτίωση τεχνολογίας ζύμωσης φυσικών μυκορριζικών μυκήτων γιαχύδην σκόνη εργοθειονίνηςπαραγωγή
Μια ποικιλία φυσικών μυκορριζικών μυκήτων έχει βρεθεί ότι είναι ικανοί να συνθέσουν εργοθειονεΐνη. Αυτά περιλαμβάνουν τα μανιτάρια enoki, τα μανιτάρια shiitake, τα μανιτάρια shiitake, τα μανιτάρια reishi, τα μανιτάρια πορτσίνι, τα μανιτάρια Agaricus bisporus, τα μανιτάρια amygdalus και τα μανιτάρια με χρυσή κορυφή.
Στη μελέτη της διαδικασίας της σύνθεσηςχύδην σκόνη εργοθειονίνηςμε ζύμωση μυξομυκήτων, βρέθηκε ότι τα αποτελέσματα διαφορετικών ειδών και διαφορετικών συγκεντρώσεων αμινοξέων στη σύνθεση και συσσώρευση της εργοθειονεΐνης διέφεραν πολύ. Μεταξύ αυτών, η μεθειονίνη είχε την πιο εμφανή προαγωγική επίδραση στη συσσώρευση εργοθειονίνης. Ακολουθούν κυστεΐνη και ιστιδίνη. Η διαδικασία ζύμωσης της παραγωγής εργοθειονεΐνης διερευνήθηκε χρησιμοποιώντας ως κύριο σώμα μυκήλιο μανιταριού shiitake.
Όταν η πηγή άνθρακα ήταν 25 g/L φρουκτόζης και 1 g/L ασπαρτικού οξέος, η απόδοση έφτασε τα 1,89 mg/g DW. Όταν στο μέσο προστέθηκαν 2 mmol/L μεθειονίνης, η παραγωγή εργοθειονίνης στο μυκήλιο ήταν 1,8 φορές υψηλότερη μετά από 15 ημέρες ζύμωσης. Για να μελετηθεί η διαδικασία παραγωγής εργοθειονίνης με ζύμωση μυκηλίου μανιταριού αμυγδάλου σε κλίμακα δεξαμενής 10 L, προστέθηκαν στο μέσο καλλιέργειας 4 mmol/L ιστιδίνης, 1 mmol/L κυστεΐνης και 1 mmol/L μεθειονίνης.
Το περιεχόμενο τουχύδην σκόνη εργοθειονίνηςστο μυκήλιο τη 18η-20ημέρα της ζύμωσης ήταν περίπου 64,2 mg/L. Οι βέλτιστες πηγές άνθρακα και αζώτου για τη ζύμωση της εργοθειονίνης ήταν η γλυκόζη και η τρυπτόνη, οι οποίες βελτιστοποιήθηκαν περαιτέρω με τη βελτιστοποίηση του μέσου. Η εργοθειονεΐνη παρασκευάστηκε με βαθιά ζύμωση χρησιμοποιώντας μυκήλιο σιδεροφόρο με χρυσή κορυφή. Ταυτόχρονα, προστέθηκαν 8 mmol/L κυστεΐνη, 4 mmol/L ιστιδίνη και 0,5 mmol/L μεθειονίνη και η περιεκτικότητα εργοθειονεΐνης στο μυκήλιο έφτασε τα 97,69 mg/L σε 16 ημέρες ζύμωσης.
Με βάση τις επιδράσεις των αμινοξέων, των πρόδρομων ουσιών και των εξωγενών διατροφικών παραγόντων στη σύνθεση και τη συσσώρευση της εργοθειονεΐνης, εξετάστηκε ένα επίπεδο στέλεχος μανιταριού με υψηλή παραγωγή εργοθειονίνης. Και καθιερώθηκε μια στρατηγική ελέγχου βαθιάς ζύμωσης για συσσώρευση υψηλής έντασης εργοθειονίνης. Επιπλέον, δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της εργοθειονεΐνης που συντίθεται από μικροοργανισμούς συσσωρεύεται ενδοκυτταρικά, μπορεί να ανιχνευθεί και να χρησιμοποιηθεί μόνο μεταφέροντάς την σε εξωκυτταρικό. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις για την ασφάλεια της παραγωγής και την ασφάλεια των προϊόντων σε διάφορους τομείς, έχει επίσης καθιερωθεί μια διαδικασία έκπλυσης ολικής υδατικής φάσης για την ενδοκυτταρική εργοθειονεΐνη [5].
Εργοθειονεΐνη χύμα σε σκόνηπαρασκευάστηκε με ζύμωση φυσικών βρώσιμων μυκόρριζων μυκήτων που δεν είχαν υποστεί γενετική μηχανική. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα είναι η ασφάλεια των τροφίμων του στελέχους και του προϊόντος. Σε σύγκριση με τη γονιδιωματική και τη μεταγραφική, η μεταβολομική των μυκοβακτηριδίων έχει μελετηθεί σχετικά λίγο. Επομένως, η ανάλυση και η βελτιστοποίηση της μεταβολομικής της διαδικασίας ζύμωσης θα βελτιώσει περαιτέρω το επίπεδο συσσώρευσης ζύμωσης της εργοθειονίνης και θα μειώσει το κόστος παραγωγής.
● Παρασκευή εργοθειονίνης από μικροοργανισμούς τροποποιημένους με συνθετική βιολογία
Με βάση τη θεωρητική καθοδήγηση της βιοσυνθετικής οδού εργοθειονεΐνης και την ανάλυση βασικών ενζύμων, η ετερόλογη έκφραση των βιοσυνθετικών ενζύμων της εργοθειονίνης πραγματοποιήθηκε σε ορισμένους μικροοργανισμούς μοντέλων. Αυτό κατασκεύασε μια σειρά από βακτήρια κατασκευασμένα από εργοθειονίνη και η ζύμωση βελτιστοποιήθηκε για να αυξηθεί η απόδοσηχύδην σκόνη εργοθειονίνηςκατά 120-πάσο.
Το γονίδιο για το ένζυμο κλειδί κλωνοποιήθηκε σε Ε. coli και τα κατασκευασμένα βακτήρια εφαρμόστηκαν σε καλλιέργεια αναπλήρωσης παρτίδας σε ζυμωτήρα. Με τη βελτιστοποίηση του μέσου ζύμωσης, η απόδοση της εργοθειονεΐνης έφτασε τα 657 mg/L μετά από 216 ώρες ζύμωσης, υποδεικνύοντας ότι το βασικό ένζυμο και η σχετική ρύθμιση θα μπορούσαν να επηρεάσουν την αποτελεσματική σύνθεση της εργοθειονεΐνης.
Εκτός από τη ρύθμιση βασικών ενζύμων, η τροποποίηση και η βελτιστοποίηση της οδού σύνθεσης της πρόδρομης αμινοσίνης είναι επίσης ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της σύνθεσης της εργοθειονεΐνης. Δύο διαφορετικές πηγές μονοπατιών σύνθεσης εργοθειονεΐνης εκφράστηκαν ετερόλογα στο Escherichia coli, που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την παραγωγή εργοθειονεΐνης. Με αυτήν τη στρατηγική τροποποίησης, η συσσώρευση εργοθειονίνης έφτασε τα 710,53 mg/L για 108 ώρες χρησιμοποιώντας δεξαμενή 3 L για αναπλήρωση της ζύμωσης παρτίδας.
Εναλλακτικά, ελήφθη ένα στέλεχος υψηλής παραγωγής κυστεΐνης με την ενεργοποίηση του συστήματος σύνθεσης και έκκρισης κυστεΐνης στο Ε. coli. Το γονίδιο βασικού ενζύμου σύνθεσης κλωνοποιήθηκε σε αυτό το στέλεχος και το γονίδιο που επηρεάζει τη σύνθεση της μεθειονίνης αποκλείστηκε. Χρησιμοποιώντας το τροποποιημένο στέλεχος για ζύμωση σε ζυμωτήρα 3 L με συμπληρώματα όπως ιστιδίνη, μεθειονίνη και Na2S2O3, η απόδοσηχύδην σκόνη εργοθειονίνηςέφτασε τα 1,3 g/L για 216 ώρες. Αυτό είναι το υψηλότερο επίπεδο ζύμωσης του παρασκευάσματος εργοθειονίνης από μηχανική ζύμωση μυκήτων που έχει αναφερθεί δημόσια.
● Παρασκευή εργοθειονίνης από μύκητες τροποποιημένους συνθετικής βιολογίας
Η σύνθεση της μυκητιακής εργοθειονεΐνης περιλαμβάνει δύο βασικά ένζυμα. Αυτό θα μπορούσε να απλοποιήσει σημαντικά τη μεταβολική ρύθμιση της συνθετικής οδού. Στο μέλλον, μπορεί να γίνει το κύριο επίκεντρο της ετερόλογης σύνθεσης της εργοθειονίνης. Το γονίδιο σύνθεσης εργοθειονίνης του Pulsatilla vulgaris εκφράστηκε ετερόλογα στο Aspergillus oryzae. Η εργοθειονεΐνη παρασκευάστηκε με ζύμωση σε στερεά κατάσταση χρησιμοποιώντας αυτό το κατασκευασμένο βακτήριο και η απόδοση τουχύδην σκόνη εργοθειονίνηςμετά τη ζύμωση, η βελτιστοποίηση ήταν 231 mg/kg. 20-πλάσια αύξηση στο επίπεδο σύνθεσης εργοθειονίνης επιτεύχθηκε σε σχέση με την προηγούμενη ζύμωση.
Το υψηλότερο επίπεδο ζύμωσης εργοθειονεΐνης που παράγεται από φυσικά μυκοβακτήρια ήταν πάνω από 500 mg/L. Η περίοδος ζύμωσης ήταν συνήθως 10-20 d. Η περίοδος ζύμωσης του κατασκευασμένου βακτηρίου μπορούσε να ελεγχθεί σε 3-9 d. Το υψηλότερο επίπεδο ζύμωσης ήταν 1,3 g/L. Ωστόσο, το προϊόν πρέπει να καθαριστεί και να χρησιμοποιηθεί.
Στο μέλλον, θα διερευνήσουμε περαιτέρω και θα βελτιστοποιήσουμε τα χαρακτηριστικά στοιχεία της σύνθεσης της εργοθειονίνης και θα αναλύσουμε τον γενετικό μηχανισμό του στελέχους για υψηλή παραγωγή εργοθειονίνης.
Από τη μία πλευρά, θα παρέχουμε θεωρητική καθοδήγηση για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας ζύμωσης τουχύδην σκόνη εργοθειονίνης. Από την άλλη πλευρά, θα βελτιώσουμε τις κυψέλες πλαισίου με τη βοήθεια της τεχνολογίας συνθετικής βιολογίας για να βελτιστοποιήσουμε τη συμβατότητα των συστατικών σύνθεσης εργοθειονίνης με τις κυψέλες πλαισίου. Σε συνδυασμό με το μοντέλο του μεταβολικού δικτύου, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε την έκφραση βασικών ενζύμων και να κατασκευάσουμε ένα εργοστάσιο κυττάρων για τη σύνθεση εργοθειονίνης πιο αποτελεσματικά.
Η Guanjie Biotech παράγειχύδην σκόνη εργοθειονίνης, η οποία είναι λευκή σκόνη. Τα προϊόντα μας χρησιμοποιούν τη μέθοδο HPLC. Μπορούμε να δοκιμάσουμε από το εργαστήριό μας ή μπορούμε να παρέχουμε τη δοκιμή τρίτου μέρους. Καλώς ήρθατε να μας ρωτήσετε:info@gybiotech.com.
Rανάμειξη
[1],麦角硫因机体内的分布与代谢和其在疾病中的作用研究进展. 食品科学, 2019, 40(23): 334-340.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181016-158
[2], Borodina I, Kenny LC, McCarthy CM, et al. Η βιολογία της εργοθειονίνης, ενός αντιοξειδωτικού θρεπτικού. Nutr Res Rev, 2020, 33(2): 190-217. DOI:10.1017/S0954422419000301
[3],Xu JZ, Yadan JC. Σύνθεση l-(+)-εργοθειονίνης. J Org Chem, 1995, 60(20): 6296-6301. DOI:10.1021/jo00125a014
[4],麦角硫因的合成与降解代谢. 日然产物研究与开发, 2015, 27(6): 1112-1117, 1002.
[5], Zhang W, Liu Q, Zhou T, et al. Υδατική εκχύλιση εργοθειονίνης από μυκήλια του Pleurotus ostreatus και κανονικότητα συσσώρευσης εργοθειονίνης κατά τη διάρκεια της βυθισμένης ζύμωσης. Έρευνα & Κριτικές: Journal of Microbiology and Biotechnology, 2016, 5(1): 1-8.
