Улучшение биосинтеза эрготионеина с помощью технологии адсорбции и разделения

Что такое эрготионеин?

Эрготионеин — это встречающаяся в природе аминокислота, впервые выделенная из грибка спорыньи Чарльзом Танретом в 1909 году, который впоследствии дал ей название. В 1911 году Баргер и Эвинс дополнительно прояснили ее структуру, обнаружив, что эрготионеин является производным от гистидина бетаина.

После проведения обширных исследований ученые обнаружили, что диметилсульфоксид (ДМСО) может быть преобразован в органическое соединение эрготионеин. Эрготионеин — это серосодержащее органическое соединение с антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, что делает его способным способствовать восстановлению и регенерации тканей. Первоначально эрготионеин использовался для лечения артрита и других воспалительных заболеваний. Однако в ходе дальнейших научных исследований его стали применять для ухода за лицом и кожей, назначать для лечения акне, цистита, воспалений кожи и других кожных заболеваний, и он стал одним из наиболее часто используемых ингредиентов.

Золотой век экономического роста эрготионеина: среднегодовой темп роста превышает 30%

По данным Market Watch, рынок эрготионеина, по прогнозам, достигнет 171,9 млн долларов США к 2028 году, а ожидаемый среднегодовой темп роста составит 36,2% в период 2022-2028 годов. Основными игроками на мировом рынке являются Tetrahedron, Mironova Labs, Blue California, Aktin Chemicals, Inc., Sobeo Biotech и другие. В настоящее время наибольшая доля рынка приходится на Северную Америку, примерно 47%, за ней следуют Китай и Европа. С точки зрения сегментов продукции химический синтез является крупнейшим, на него приходится более 87% рынка. Что касается сферы применения, то на медицинский сектор приходится более 50% доли рынка.

В последнее время интерес исследователей к эрготионеину растет. С 2011 года PubMed опубликовал более 300 научных статей по этой теме, что превышает общее количество статей, опубликованных до 2000 года.

Главный ингредиент косметической промышленности, теперь проникающий в пищевой сектор.

С 2014 года эрготионеин был включен в «Положение о надзоре и администрировании косметики» Китайского национального управления по контролю за лекарственными средствами. В результате эрготионеин все чаще используется в качестве основного ингредиента в различных типах средств по уходу за кожей из-за его исключительных антиоксидантных свойств, в том числе у Estee Lauder, PROYA, Clinique и других ведущих брендов.

Хотя эрготионеин пока не одобрен для использования в пищевых продуктах в Китае, он набирает обороты в пищевой промышленности Европы, Америки, Японии и других стран и регионов. Уникальные антиоксидантные свойства эрготионеина делают его перспективным ингредиентом для использования в различных пищевых продуктах.

В июле 2017 года Европейский союз (ЕС) одобрил эрготионеин в качестве нового пищевого ингредиента, что позволило использовать его в пищевых добавках. Одобренная суточная доза для населения в целом составляет 30 мг в день, в то время как дети старше 3 лет могут принимать 20 мг в день. Однако беременным и кормящим женщинам не рекомендуется употреблять эрготионеин.

В 2018 году ЕС еще больше расширил сферу применения эрготионеина, разрешив его использование в напитках, злаковых батончиках и других обычных продуктах питания, а также в пищевых добавках.

В августе 2019 года эрготионеин получил сертификат «Общепризнан безопасным» (GRAS) от Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, что позволяет применять его в обычных продуктах питания.

Преодолевая барьер высоких цен: роль синтетической биотехнологии

Эрготионеин — это необходимое питательное вещество, которое организм человека не может синтезировать и должен получать из внешних источников. Однако текущая стоимость сырья для эрготионеина составляет около 250–350 тысяч юаней за килограмм, что затрудняет для большинства отечественных косметических брендов покрывать высокие затраты.

Химический синтез и биологическая экстракция являются двумя распространенными способами получения сырья эрготионеина, но оба метода имеют ограничения, такие как высокая сложность синтеза, низкое качество и высокая стоимость. Для промышленного производства наиболее распространенным методом является биологическая ферментация с использованием технологии ферментации мицелия.

Однако из-за незрелой технологии качество продукции сильно различается, большинство из них — это составные продукты с низким содержанием (0,5%) или ферментационные смеси. Стоимость и доступность которых также ограничены технологией.

Современные технологии адсорбции и разделения повышают производство эрготионеина

Компания Sunresin разработала ионообменную смолу Uniform Particle Ion Exchange Resin, используя целевые исследования и разработки, передовое хроматографическое оборудование и строгий контроль качества, используя новую технологию синтетической биологии. Эта смола предназначена для устранения примесей и высокого содержания соли в существующих процессах ферментации, используемых для производства эрготионеина. Она используется для хроматографического опреснения, обесцвечивания и очистки, достигая степени удаления неорганической/органической соли более 95% в системах с высоким содержанием соли, снижая проводимость до уровня ниже 50 мкСм/см.

Более того, однородная характеристика частиц смолы обеспечивает более низкий перепад давления в слое смолы, большую производительность обработки жидкости в режиме онлайн, более низкую скорость разрушения смолы и лучшее удаление примесей и солей по сравнению с обычными смолами. Это приводит к более высоким выходам и значительному повышению эффективности производства, одновременно снижая производственные затраты.

Применение хроматографической системы разделения и очистки в процессе получения эрготамина

Sunresin’ Sepsolut ® высокопроизводительная промышленная препаративная хроматографическая система основана на одноколоночной хроматографической системе DAC и объединяет основные полимерные серии наполнителей для хроматографии собственной разработки с различными матрицами, целями, большой адсорбционной емкостью, высокой эффективностью защиты от загрязнения и щелочеустойчивой регенерацией. Эта система способна выделять и очищать высокочистые вещества из смесей партий, с преимуществами высокой эффективности разделения и промышленного производства, что приводит к значительным экономическим выгодам. 

Преимущества и характеристики оборудования Sunresin для хроматографии с имитированным подвижным слоем можно обобщить следующим образом:
Подходит для крупномасштабного серийного производства разделения продуктов.
Высокая точность, высокая урожайность и низкое потребление воды
Оборудование обладает высокой универсальностью, один комплект оборудования способен разделять различные продукты. Также можно выборочно увеличивать количество портов в соответствии с потребностями клиента для достижения разделения 2-3 различных компонентов.