Guanjie Bioteknologi adalah abubuk ergothioneine massalpemasok. Mari kita bicarakan hari ini. Ergothioneine (EGT) merupakan antioksidan alami yang tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia sendiri. Ia memiliki fungsi pelindung fisiologis seluler yang unik seperti menangkal radikal bebas, detoksifikasi, pemeliharaan biosintesis DNA, pertumbuhan sel normal, kekebalan seluler, anti radiasi, pemutihan dan anti penuaan.Bubuk ergothioneine massal(EGT) memiliki prospek penerapan yang luas dalam industri makanan, kosmetik, makanan fungsional dan biomedis. Namun pada saat yang sama, sebagai antioksidan alami, aman dan tidak beracun, yang juga menjadikannya hot spot dalam perkembangan industri saat ini.
Metode Persiapan Bubuk Ergothioneine
Metode persiapanbubuk ergothioneine massaltermasuk ekstraksi biologis alami, sintesis kimia, dan biosintesis [3-4]. Metode sintesis kimia sulit disiapkan dan mahal, serta keamanannya tidak dapat dijamin. Metode bioekstraksi alami memiliki hasil yang rendah dan biaya yang tinggi. Ini membatasi penerapan ergothioneine. Metode biosintesisnya memiliki keunggulan biaya rendah dan ketersediaan bahan baku yang mudah.
● Kristalisasi dan rumus kimia ergothioneine
Dengan munculnya biologi sintetik, hasil ergothioneine dapat ditingkatkan secara efektif melalui cara fermentasi seperti modulasi metabolik. Hal ini menjamin keamanan produk dan memperluas ruang aplikasibubuk ergothioneine massal. Oleh karena itu, penggunaan jamur mikoriza alami yang dapat dimakan untuk fermentasi dan transformasi untuk membangun bakteri rekayasa telah menjadi arah pengembangan masa depan untuk pembuatan ergothioneine.
● Pengaruh biologi sintetik terhadap hasil ergothioneine
Peningkatan teknologi fermentasi jamur mikoriza alami untukbubuk ergothioneine massalproduksi
Berbagai jamur mikoriza alami telah ditemukan mampu mensintesis ergothioneine. Ini termasuk jamur enoki, jamur shiitake, jamur shiitake, jamur reishi, jamur porcini, jamur Agaricus bisporus, jamur amygdalus, dan jamur pistol emas.
Dalam studi tentang proses sintesisbubuk ergothioneine massalmelalui fermentasi myxomycetes, ditemukan bahwa pengaruh berbagai jenis dan konsentrasi asam amino yang berbeda terhadap sintesis dan akumulasi ergothioneine sangat bervariasi. Diantaranya, metionin memiliki efek promosi paling jelas terhadap akumulasi ergothioneine. Diikuti oleh sistein dan histidin. Proses fermentasi produksi ergothioneine diselidiki menggunakan miselium jamur shiitake sebagai badan utama.
Jika sumber karbonnya 25 g/L fruktosa dan 1 g/L asam aspartat, rendemennya mencapai 1,89 mg/g DW. Ketika 2 mmol/L metionin ditambahkan ke media, produksi ergothioneine dalam miselium adalah 1,8 kali lebih tinggi setelah 15 hari fermentasi. Untuk mempelajari proses produksi ergothioneine melalui fermentasi miselium jamur almond dalam skala tangki 10 L, ditambahkan 4 mmol/L histidin, 1 mmol/L sistein, dan 1 mmol/L metionin ke dalam media kultur.
Isi daribubuk ergothioneine massaldalam miselium pada hari ke-18-20fermentasi adalah sekitar 64,2 mg/L. Sumber karbon dan nitrogen yang optimal untuk fermentasi ergothioneine adalah glukosa dan tripton, yang selanjutnya dioptimalkan dengan optimasi media. Ergothioneine dibuat melalui fermentasi dalam menggunakan miselium siderofor dengan bagian atas emas. Pada saat yang sama ditambahkan 8 mmol/L sistein, 4 mmol/L histidin dan 0.5 mmol/L metionin, dan kandungan ergothioneine dalam miselium mencapai 97,69 mg/L pada 16 hari fermentasi.
Berdasarkan pengaruh asam amino, prekursor dan faktor nutrisi eksogen pada sintesis dan akumulasi ergothioneine, strain jamur pipih dengan produksi ergothioneine tinggi disaring. Dan strategi pengendalian fermentasi mendalam untuk akumulasi ergothioneine dengan intensitas tinggi telah ditetapkan. Selain itu, karena sebagian besar ergothioneine yang disintesis oleh mikroorganisme terakumulasi secara intraseluler, ergothioneine hanya dapat dideteksi dan dimanfaatkan dengan memindahkannya ke ekstraseluler. Untuk memenuhi persyaratan keamanan produksi dan keamanan produk di beberapa bidang, proses pencucian fase air total untuk ergothioneine intraseluler juga telah ditetapkan [5].
Bubuk ergothioneine massaldibuat dengan fermentasi jamur mikoriza alami yang dapat dimakan yang belum direkayasa secara genetik. Keuntungan terbesarnya adalah keamanan pangan dari strain dan produknya. Dibandingkan dengan genomik dan transkriptomik, metabolomik mikobakteri relatif sedikit dipelajari. Oleh karena itu, menganalisis dan mengoptimalkan metabolisme proses fermentasi akan lebih meningkatkan tingkat akumulasi ergothioneine fermentasi dan mengurangi biaya produksi.
● Pembuatan ergothioneine oleh mikroorganisme yang dimodifikasi oleh biologi sintetik
Berdasarkan panduan teoritis jalur biosintetik ergothioneine dan analisis enzim kunci, ekspresi heterolog enzim biosintetik ergothioneine diwujudkan dalam beberapa model mikroorganisme. Ini membangun serangkaian bakteri yang direkayasa ergothioneine, dan fermentasi dioptimalkan untuk meningkatkan hasilbubuk ergothioneine massalsebanyak 120-lipat.
Gen untuk enzim kunci diklon ke E. coli dan bakteri yang direkayasa diterapkan pada kultur pengisian batch dalam fermentor. Dengan mengoptimalkan media fermentasi, hasil ergothioneine mencapai 657 mg/L setelah 216 jam fermentasi, menunjukkan bahwa enzim kunci dan regulasi terkait dapat mempengaruhi efisiensi sintesis ergothioneine.
Selain regulasi enzim kunci, modifikasi dan optimalisasi jalur sintesis prekursor aminosin juga merupakan cara efektif untuk meningkatkan efisiensi sintesis ergothioneine. Dua sumber jalur sintesis ergothioneine yang berbeda diekspresikan secara heterologis dalam Escherichia coli, yang dapat meningkatkan produksi ergothioneine. Dengan strategi modifikasi ini, akumulasi ergothioneine mencapai 710,53 mg/L selama 108 jam menggunakan tangki 3 L untuk fermentasi batch pengisian ulang.
Alternatifnya, strain penghasil sistein tinggi diperoleh dengan mengaktifkan sistem sintesis dan sekresi sistein pada E. coli. Gen enzim kunci sintesis diklon ke strain ini dan gen yang mempengaruhi sintesis metionin dihilangkan. Menggunakan strain yang dimodifikasi untuk difermentasi dalam fermentor 3 L dengan suplemen seperti histidin, metionin, dan Na2S2O3, hasilbubuk ergothioneine massalmencapai 1,3 g/L selama 216 jam. Ini adalah tingkat fermentasi tertinggi dari sediaan ergothioneine melalui rekayasa fermentasi jamur yang dilaporkan secara publik.
● Pembuatan ergothioneine dengan jamur hasil modifikasi biologi sintetik
Sintesis ergothioneine jamur melibatkan dua enzim utama. Ini bisa sangat menyederhanakan regulasi metabolisme jalur sintetik. Di masa depan, ini mungkin menjadi fokus utama sintesis ergothioneine yang heterolog. Gen sintesis ergothioneine dari Pulsatilla vulgaris diekspresikan secara heterologis pada Aspergillus oryzae. Ergothioneine dibuat melalui fermentasi keadaan padat menggunakan bakteri rekayasa ini, dan hasilnyabubuk ergothioneine massalsetelah optimasi fermentasi adalah 231 mg/kg. 20-peningkatan kali lipat tingkat sintesis ergothioneine dicapai dibandingkan fermentasi sebelumnya.
Tingkat fermentasi ergothioneine tertinggi yang dihasilkan oleh mikobakteri alami adalah lebih dari 500 mg/L. Masa fermentasi biasanya 10-20 d. Periode fermentasi bakteri rekayasa dapat dikontrol hingga 3-9 d. Tingkat fermentasi tertinggi adalah 1,3 g/L. Namun, produk tersebut perlu dimurnikan dan digunakan.
Di masa depan, kami akan mengeksplorasi lebih jauh dan mengoptimalkan elemen karakteristik sintesis ergothioneine, dan menganalisis mekanisme genetik strain untuk produksi ergothioneine yang tinggi.
Di satu sisi, kami akan memberikan panduan teoritis untuk optimalisasi proses fermentasibubuk ergothioneine massal. Di sisi lain, kami akan meningkatkan sel sasis dengan bantuan teknologi biologi sintetik untuk mengoptimalkan kompatibilitas komponen sintesis ergothioneine dengan sel sasis. Dikombinasikan dengan model jaringan metabolik, kita dapat mengoptimalkan ekspresi enzim utama dan membangun pabrik sel untuk sintesis ergothioneine dengan lebih efisien.
Guanjie Biotech memproduksibubuk ergothioneine massal, yang adalah bubuk putih. Produk kami menggunakan metode HPLC. Kami dapat mengujinya di laboratorium kami atau kami dapat menyediakan tes pihak ketiga. Selamat datang untuk menanyakan kami:info@gybiotech.com.
Rreferensi
[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, dkk. Biologi ergothioneine, nutraceutical antioksidan. Nutr Res Rev, 2020, 33(2): 190-217. DOI:10.1017/S0954422419000301
[3],Xu JZ, Yadan JC. Sintesis l-(+)-ergothioneine. 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, dkk. Ekstraksi air ergothioneine dari miselia Pleurotus ostreatus dan keteraturan akumulasi ergothioneine selama fermentasi terendam. Penelitian & Review: Jurnal Mikrobiologi dan Bioteknologi, 2016, 5(1): 1-8.
