كيف يمكنك استخراج الإرغوثيونين السائبة؟

Guanjie للتكنولوجيا الحيوية هيمسحوق الإرغوثيونين السائبةالمورد. دعونا نتحدث عن ذلك اليوم. الإرغوثيونين (EGT) هو أحد مضادات الأكسدة الطبيعية التي لا يمكن تصنيعها بواسطة جسم الإنسان نفسه. له وظائف وقائية فسيولوجية خلوية فريدة مثل التخلص من الجذور الحرة، وإزالة السموم، والحفاظ على التخليق الحيوي للحمض النووي، ونمو الخلايا الطبيعي، والمناعة الخلوية، ومكافحة الإشعاع، والتبييض ومكافحة الشيخوخة.مسحوق الإرغوثيونين السائبة(EGT) لديها آفاق تطبيق واسعة في الصناعات الغذائية ومستحضرات التجميل والأغذية الوظيفية والصناعات الطبية الحيوية. ولكن في الوقت نفسه، باعتباره أحد مضادات الأكسدة الطبيعية، فهو آمن وغير سام، مما يجعله أيضًا نقطة ساخنة في تطور الصناعة الحالي.

طرق تحضير مسحوق الإرغوثيونين

طرق تحضيرمسحوق الإرغوثيونين السائبةتشمل الاستخلاص البيولوجي الطبيعي، والتخليق الكيميائي والتخليق الحيوي [3-4]. طريقة التركيب الكيميائي صعبة التحضير ومكلفة، ولا يمكن ضمان سلامتها. تتميز طريقة الاستخراج الحيوي الطبيعي بإنتاجية منخفضة وتكلفة عالية. أنه يحد من تطبيق الإرغوثيونين. تتميز طريقة التخليق الحيوي الخاصة بها بمزايا التكلفة المنخفضة وسهولة توافر المواد الخام.

● التبلور والصيغة الكيميائية للإرغوثيونين

مع ظهور علم الأحياء التخليقي، يمكن زيادة إنتاج الإرغوثيونين بشكل فعال عن طريق وسائل التخمير مثل التعديل الأيضي. وهذا يضمن سلامة المنتج ويوسع مساحة التطبيقمسحوق الإرغوثيونين السائبة. ولذلك، فإن استخدام الفطريات الفطرية الطبيعية الصالحة للأكل للتخمر والتحول لبناء البكتيريا المهندسة أصبح اتجاه التطوير المستقبلي لإعداد الإرغوثيونين.

● تأثيرات البيولوجيا التركيبية على إنتاجية الإرغوثيونين

تحسين تكنولوجيا التخمير للفطريات الميكوريزا الطبيعيةمسحوق الإرغوثيونين السائبةإنتاج

تم العثور على مجموعة متنوعة من الفطريات الفطرية الطبيعية لتكون قادرة على تصنيع الإرغوثيونين. وتشمل هذه الفطر إينوكي، فطر شيتاكي، فطر شيتاكي، فطر ريشي، فطر بورسيني، فطر أجاريكوس بيسبوروس، فطر اللوزة، وفطر الجانب الذهبي.

في دراسة عملية التوليفمسحوق الإرغوثيونين السائبةعن طريق تخمير الميكسوميسيتات، وجد أن تأثيرات الأنواع المختلفة والتركيزات المختلفة للأحماض الأمينية على تخليق وتراكم الإرغوثيونين تختلف بشكل كبير. من بينها، كان للميثيونين التأثير الترويجي الأكثر وضوحًا على تراكم الإرغوثيونين. تليها السيستين والهستيدين. تمت دراسة عملية التخمير لإنتاج الإرغوثيونين باستخدام فطريات فطر شيتاكي باعتبارها الجسم الرئيسي.

عندما كان مصدر الكربون 25 جم/لتر فركتوز و1 جم/لتر حمض الأسبارتيك، وصل المحصول إلى 1.89 ملجم/جم وزن جاف. عند إضافة 2 ملي مول/لتر من الميثيونين إلى الوسط، كان إنتاج الإرغوثيونين في الميسليوم أعلى بمقدار 1.8 مرة بعد 15 يومًا من التخمير. لدراسة عملية إنتاج الإرغوثيونين عن طريق تخمير أفطورة فطر اللوز في مقياس خزان 10 لتر، تمت إضافة 4 مليمول/لتر هيستيدين، 1 مليمول/لتر سيستين و1 مليمول/لتر ميثيونين إلى وسط الاستزراع.

المحتوى منمسحوق الإرغوثيونين السائبةفي الميسليوم في اليوم الثامن عشر-20من التخمير كان حوالي 64.2 ملجم/لتر. كانت مصادر الكربون والنيتروجين المثالية لتخمر الإرغوثيونين هي الجلوكوز والتريبتون، والتي تم تحسينها بشكل أكبر من خلال تحسين الوسط. تم تحضير الإرغوثيونين عن طريق التخمير العميق باستخدام أفطورة السيدروفور ذات القمة الذهبية. في نفس الوقت، تمت إضافة 8 مليمول/لتر سيستين، 4 مليمول/لتر هيستيدين و0.5 مليمول/لتر ميثيونين، ووصل محتوى الإرغوثيونين في الميسليوم إلى 97.69 مجم/لتر عند 16 يومًا من التخمير.

على أساس تأثيرات الأحماض الأمينية والسلائف والعوامل الغذائية الخارجية على تخليق وتراكم الإرغوثيونين، تم فحص سلالة فطر مسطحة ذات إنتاج عالي من الإرغوثيونين. وتم وضع استراتيجية للتحكم في التخمير العميق لتراكم الإرغوثيونين عالي الكثافة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن معظم الإرغوثيونين الذي يتم تصنيعه بواسطة الكائنات الحية الدقيقة يتراكم داخل الخلايا، فلا يمكن اكتشافه واستخدامه إلا عن طريق نقله إلى خارج الخلية. من أجل تلبية متطلبات سلامة الإنتاج وسلامة المنتج في العديد من المجالات، تم أيضًا إنشاء عملية ترشيح الطور المائي الكلي للإرغوثيونين داخل الخلايا [5].

مسحوق الإرغوثيونين السائبةتم تحضيره عن طريق تخمير الفطريات الفطرية الطبيعية الصالحة للأكل والتي لم يتم هندستها وراثيا. أكبر ميزة هي سلامة الغذاء للسلالة والمنتج. بالمقارنة مع علم الجينوم والنسخ، لم تتم دراسة الأيضات الفطرية إلا قليلاً نسبيًا. ولذلك، فإن تحليل وتحسين عمليات التمثيل الغذائي لعملية التخمير سوف يزيد من تحسين مستوى تراكم التخمير للإرغوثيونين ويقلل من تكلفة الإنتاج.

● تحضير الإرغوثيونين بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المعدلة بواسطة البيولوجيا التركيبية

استنادًا إلى التوجيه النظري لمسار التخليق الحيوي للإرغوثيونين وتحليل الإنزيم الرئيسي، تم تحقيق التعبير غير المتجانس لإنزيمات التخليق الحيوي للإرغوثيونين في بعض الكائنات الحية الدقيقة النموذجية. أدى هذا إلى إنشاء سلسلة من البكتيريا المهندسة على الإرغوثيونين، وتم تحسين عملية التخمير لزيادة إنتاجيةمسحوق الإرغوثيونين السائبةبواسطة 120-fold.

تم استنساخ الجين الخاص بالإنزيم الرئيسي في الإشريكية القولونية وتم تطبيق البكتيريا المهندسة على مزرعة تجديد الدفعة في جهاز التخمير. من خلال تحسين وسط التخمير، وصل إنتاج الإرغوثيونين إلى 657 ملغم/لتر بعد 216 ساعة من التخمير، مما يشير إلى أن الإنزيم الرئيسي والتنظيم المرتبط به يمكن أن يؤثر على التركيب الفعال للإرغوثيونين.

بالإضافة إلى تنظيم الإنزيمات الرئيسية، يعد تعديل وتحسين مسار تخليق الأمينوزين السلائف أيضًا وسيلة فعالة لتحسين كفاءة تخليق الإرغوثيونين. تم التعبير بشكل متغاير عن مصدرين مختلفين لمسارات تخليق الإرغوثيونين في الإشريكية القولونية، مما قد يؤدي إلى تحسين إنتاج الإرغوثيونين. من خلال استراتيجية التعديل هذه، وصل تراكم الإرغوثيونين إلى 710.53 ملغم/لتر لمدة 108 ساعات باستخدام خزان سعة 3 لتر لتجديد دفعة التخمير.

وبدلاً من ذلك، تم الحصول على سلالة عالية إنتاج السيستين عن طريق تنشيط تخليق السيستين ونظام الإفراز في الإشريكية القولونية. تم استنساخ جين إنزيم التوليف الرئيسي في هذه السلالة وتم إلغاء الجين الذي يؤثر على تخليق الميثيونين. باستخدام السلالة المعدلة للتخمر في جهاز تخمير سعة 3 لتر مع مكملات مثل الهيستيدين والميثيونين وNa2S2O3، فإن إنتاجيةمسحوق الإرغوثيونين السائبةوصل إلى 1.3 جم / لتر لمدة 216 ساعة. هذا هو أعلى مستوى تخمير تم الإبلاغ عنه علنًا لتحضير الإرغوثيونين بواسطة التخمير الفطري الهندسي.

● تحضير الإرغوثيونين بواسطة الفطريات المعدلة بيولوجيا

يتضمن تركيب الإرغوثيونين الفطري إنزيمين رئيسيين. وهذا يمكن أن يبسط إلى حد كبير تنظيم التمثيل الغذائي للمسار الاصطناعي. في المستقبل، قد يصبح التركيز الرئيسي للتوليف غير المتجانس للإرغوثيونين. تم التعبير عن جينات تخليق الإرغوثيونين في Pulsatilla vulgaris بشكل متغاير في Aspergillus oryzae. تم تحضير الإرغوثيونين عن طريق تخمير الحالة الصلبة باستخدام هذه البكتيريا المهندسة، وإنتاجمسحوق الإرغوثيونين السائبةبعد تحسين التخمير كان 231 ملغم / كغم. 20-تم تحقيق زيادة أضعاف في مستوى تخليق الإرغوثيونين مقارنة بالتخمر السابق.

أعلى مستوى تخمر للإرغوثيونين الذي تنتجه المتفطرات الطبيعية كان أكثر من 500 ملغم/لتر. وكانت فترة التخمير عادة 10-20 د. يمكن التحكم في فترة تخمير البكتيريا المهندسة إلى 3-9 d. وكان أعلى مستوى التخمير 1.3 جم / لتر. ومع ذلك، يحتاج المنتج إلى تنقيته واستخدامه.

في المستقبل، سنواصل استكشاف وتحسين العناصر المميزة لتخليق الإرغوثيونين، وتحليل الآلية الوراثية للسلالة لإنتاج الإرغوثيونين العالي.

من ناحية، سوف نقدم التوجيه النظري لتحسين عملية التخميرمسحوق الإرغوثيونين السائبة. ومن ناحية أخرى، سنقوم بتحسين خلايا الهيكل بمساعدة تكنولوجيا البيولوجيا التركيبية لتحسين توافق مكونات تخليق الإرغوثيونين مع خلايا الهيكل. بالاشتراك مع نموذج الشبكة الأيضية، يمكننا تحسين التعبير عن الإنزيمات الرئيسية وبناء مصنع خلايا لتخليق الإرغوثيونين بشكل أكثر كفاءة.

تنتج شركة Guanjie Biotechمسحوق الإرغوثيونين السائبة مسحوق أبيض. منتجاتنا تستخدم طريقة HPLC. يمكننا الاختبار بواسطة مختبرنا أو يمكننا تقديم اختبار الطرف الثالث. مرحبا بكم في الاستفسار لنا:info@gybiotech.com.

Rالاستدلال

[1]، قد لا يكون الأمر كذلك بالنسبة للبعض الآخر. 食品科学, 2019, 40(23): 334-340.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181016-158

[2]،بورودينا آي، كيني إل سي، مكارثي سي إم، وآخرون. بيولوجيا الإرغوثيونين، وهو مضاد للأكسدة. Nutr Res Rev، 2020، 33(2): 190-217. دوى:10.1017/S0954422419000301

[3], شو جي زد، يادان جي سي. تخليق l-(+)-الإرغوثيونين. J Org Chem، 1995، 60(20): 6296-6301. دوى: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],تشانغ دبليو، ليو كيو، تشو تي، وآخرون. الاستخلاص المائي للإرغوثيونين من فطريات Pleurotus ostreatus وانتظام تراكم الإرغوثيونين أثناء التخمير المغمور. الأبحاث والمراجعات: مجلة علم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، 2016، 5(1): 1-8.