Guanjie Biotech je aergotionein u prahudobavljač. Hajde da razgovaramo o tome danas. Ergotionein (EGT) je prirodni antioksidans koji samo ljudsko tijelo ne može sintetizirati. Ima jedinstvene ćelijske fiziološke zaštitne funkcije kao što su uklanjanje slobodnih radikala, detoksikacija, održavanje biosinteze DNK, normalan rast ćelija, ćelijski imunitet, anti-zračenje, izbjeljivanje i anti-aging.Rasuti prah ergotioneina(EGT) ima široku perspektivu primjene u prehrambenoj, kozmetičkoj, funkcionalnoj prehrambenoj i biomedicinskoj industriji. Ali u isto vrijeme, kao prirodni antioksidans, siguran je i netoksičan, što ga čini i vrućom tačkom u trenutnom razvoju industrije.
Metode pripreme ergotioneina u prahu
Metode za pripremuergotionein u prahuuključuju prirodnu biološku ekstrakciju, hemijsku sintezu i biosintezu [3-4]. Metoda hemijske sinteze je teška za pripremu i skupa, a sigurnost se ne može garantovati. Prirodna metoda bioekstrakcije ima nizak prinos i visoku cijenu. Ograničava primjenu ergotioneina. Njegova metoda biosinteze ima prednosti niske cijene i lake dostupnosti sirovina.
● Kristalizacija i hemijska formula ergotioneina
Sa usponom sintetičke biologije, prinos ergotioneina može se efikasno povećati fermentacijskim sredstvima kao što je metabolička modulacija. Ovo osigurava sigurnost proizvoda i širi prostor primjeneergotionein u prahu. Stoga je korištenje prirodnih jestivih mikoriznih gljiva za fermentaciju i transformaciju za konstruiranje inženjerskih bakterija postalo budući razvojni pravac za pripremu ergotioneina.
● Efekti sintetičke biologije na prinos ergotioneina
Unapređenje tehnologije fermentacije prirodnih mikoriznih gljiva zaergotionein u prahuproizvodnja
Utvrđeno je da su razne prirodne mikorizne gljive sposobne sintetizirati ergotionein. To uključuje enoki pečurke, shiitake pečurke, shiitake pečurke, reishi pečurke, vrganje, Agaricus bisporus gljive, amygdalus gljive i pečurke sa zlatnim vrhom.
U proučavanju procesa sintezeergotionein u prahufermentacijom miksomiceta utvrđeno je da su efekti različitih vrsta i različitih koncentracija aminokiselina na sintezu i akumulaciju ergotioneina uvelike varirali. Među njima, metionin je imao najočitiji promotivni učinak na akumulaciju ergotioneina. Slijede cistein i histidin. Proces fermentacije proizvodnje ergotioneina istražen je korištenjem micelija šitake gljive kao glavnog tijela.
Kada je izvor ugljika bio 25 g/L fruktoze i 1 g/L asparaginske kiseline, prinos je dostigao 1,89 mg/g DW. Kada je u podlogu dodato 2 mmol/L metionina, proizvodnja ergotioneina u miceliju je bila 1,8 puta veća nakon 15 dana fermentacije. Za proučavanje procesa proizvodnje ergotioneina fermentacijom micelija bademove pečurke u rezervoaru od 10 L, u medijum za kulturu dodato je 4 mmol/L histidina, 1 mmol/L cisteina i 1 mmol/L metionina.
Sadržaj odergotionein u prahuu micelijumu 18.-20 dana fermentacije iznosila je oko 64,2 mg/L. Optimalni izvori ugljika i dušika za fermentaciju ergotioneina bili su glukoza i tripton, koji su dodatno optimizirani optimizacijom medija. Ergotionein je pripremljen dubokom fermentacijom korištenjem micelija siderofora sa zlatnim vrhom. Istovremeno je dodato 8 mmol/L cisteina, 4 mmol/L histidina i 0,5 mmol/L metionina, a sadržaj ergotioneina u miceliju dostigao je 97,69 mg/L na 16 dana fermentacije.
Na osnovu uticaja aminokiselina, prekursora i egzogenih nutritivnih faktora na sintezu i akumulaciju ergotioneina, ispitan je soj ravne gljive sa visokom produkcijom ergotioneina. Uspostavljena je i strategija kontrole duboke fermentacije za akumulaciju ergotioneina visokog intenziteta. Osim toga, budući da se većina ergotioneina koji sintetiziraju mikroorganizmi akumulira intracelularno, može se otkriti i iskoristiti samo premještanjem u ekstracelularno. Kako bi se ispunili zahtjevi za sigurnost proizvodnje i sigurnost proizvoda u nekoliko područja, također je uspostavljen proces luženja intracelularnog ergotioneina u ukupnoj vodenoj fazi [5].
Rasuti prah ergotioneinapripremljen je fermentacijom prirodnih jestivih mikoriznih gljiva koje nisu genetski modifikovane. Najveća prednost je sigurnost hrane soja i proizvoda. U poređenju sa genomikom i transkriptomikom, mikobakterijska metabolomika je relativno malo proučavana. Stoga će analiza i optimizacija metabolomike procesa fermentacije dodatno poboljšati nivo fermentacijske akumulacije ergotioneina i smanjiti troškove proizvodnje.
● Priprema ergotioneina od mikroorganizama modifikovanih sintetičkom biologijom
Na osnovu teoretskog vođenja biosintetskog puta ergotioneina i analize ključnih enzima, heterologna ekspresija biosintetskih enzima ergotioneina ostvarena je u nekim modelnim mikroorganizmima. Ovo je konstruisalo niz bakterija napravljenih od ergotioneina, a fermentacija je optimizovana kako bi se povećao prinosergotionein u prahuod 120-preklopa.
Gen za ključni enzim je kloniran u E. coli, a konstruirane bakterije su primijenjene na šaržnu kulturu u fermentoru. Optimizacijom medijuma za fermentaciju, prinos ergotioneina je dostigao 657 mg/L nakon 216 h fermentacije, što ukazuje da ključni enzim i s njim povezana regulacija mogu uticati na efikasnu sintezu ergotioneina.
Pored regulacije ključnih enzima, modifikacija i optimizacija puta sinteze prekursora aminozina je takođe efikasan način za poboljšanje efikasnosti sinteze ergotioneina. Dva različita izvora puteva sinteze ergotioneina bila su heterologno izražena u Escherichia coli, što bi moglo poboljšati proizvodnju ergotioneina. Ovom modifikacionom strategijom, akumulacija ergotioneina dostigla je 710,53 mg/L tokom 108 h korišćenjem rezervoara od 3 L za dopunu šaržne fermentacije.
Alternativno, soj koji proizvodi visok cistein je dobijen aktiviranjem sistema sinteze i sekrecije cisteina u E. coli. Gen enzima ključnog za sintezu je kloniran u ovaj soj, a gen koji utiče na sintezu metionina je nokautiran. Korištenjem modificiranog soja za fermentaciju u fermentoru od 3 L s dodacima kao što su histidin, metionin i Na2S2O3, prinosergotionein u prahudostigao 1,3 g/L za 216 h. Ovo je najviši nivo fermentacije preparata ergotioneina putem inženjerske gljivične fermentacije koji je javno objavljen.
● Priprema ergotioneina sintetičkim biološki modifikovanim gljivama
Sinteza gljivičnog ergotioneina uključuje dva ključna enzima. Ovo bi moglo uvelike pojednostaviti metaboličku regulaciju sintetičkog puta. U budućnosti može postati glavni fokus heterologne sinteze ergotioneina. Gen za sintezu ergotioneina Pulsatilla vulgaris je heterologno eksprimiran u Aspergillus oryzae. Ergotionein je pripremljen fermentacijom u čvrstom stanju pomoću ove projektirane bakterije, a prinosergotionein u prahunakon optimizacije fermentacije bio je 231 mg/kg. 20-u odnosu na prethodnu fermentaciju postignuto je višestruko povećanje nivoa sinteze ergotioneina.
Najviši nivo fermentacije ergotioneina koji proizvode prirodne mikobakterije bio je preko 500 mg/L. Period fermentacije je obično bio 10-20 d. Period fermentacije projektovane bakterije mogao bi se kontrolisati na 3-9 d. Najviši nivo fermentacije bio je 1,3 g/L. Međutim, proizvod treba pročistiti i koristiti.
U budućnosti ćemo dalje istraživati i optimizirati karakteristične elemente sinteze ergotioneina, te analizirati genetski mehanizam soja za visoku proizvodnju ergotioneina.
S jedne strane, pružit ćemo teorijske smjernice za optimizaciju procesa fermentacijeergotionein u prahu. S druge strane, poboljšat ćemo ćelije šasije uz pomoć tehnologije sintetičke biologije kako bismo optimizirali kompatibilnost komponenti sinteze ergotioneina sa ćelijama šasije. U kombinaciji s modelom metaboličke mreže, možemo optimizirati ekspresiju ključnih enzima i izgraditi tvornicu ćelija za efikasniju sintezu ergotioneina.
Guanjie Biotech proizvodirasuti prah ergotioneina, koji je bijeli prah. Naši proizvodi koriste HPLC metodu. Možemo testirati u našoj laboratoriji ili možemo pružiti test treće strane. Dobrodošli da nas pitate:info@gybiotech.com.
Reference
[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. Biologija ergotioneina, antioksidansa nutricionizma. Nutr Res Rev, 2020, 33(2): 190-217. DOI:10.1017/S0954422419000301
[3], Xu JZ, Yadan JC. Sinteza l-(+)-ergotioneina. 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. Vodena ekstrakcija ergotioneina iz micelija Pleurotus ostreatus i pravilnost akumulacije ergotioneina tokom potopljene fermentacije. Istraživanja i recenzije: Journal of Microbiology and Biotechnology, 2016, 5(1): 1-8.
