Развитие биосинтеза эрготионеина с помощью адсорбционных и разделительных технологий.

Что такое эрготионеин?

Эрготионеин — это встречающаяся в природе аминокислота, впервые выделенная из спорыньи Чарльзом Танретом в 1909 году, после чего он дал ей название. В 1911 году Баргер и Эвинс дополнительно изучили её структуру, обнаружив, что эрготионеин образуется из бетаина гистидина.

В результате обширных исследований ученые обнаружили, что диметилсульфоксид (ДМСО) может быть преобразован в органическое соединение эрготионеин. Эрготионеин — это серосодержащее органическое соединение, обладающее антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, что позволяет ему способствовать восстановлению и регенерации тканей. Первоначально эрготионеин использовался для лечения артрита и других воспалительных заболеваний. Однако благодаря дальнейшим научным исследованиям он был применен в уходе за лицом и кожей, назначался для лечения акне, цистита, воспалений кожи и других кожных заболеваний и стал одним из наиболее часто используемых ингредиентов.

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

Согласно данным Market Watch, прогнозируемый объем рынка эрготионеина к 2028 году достигнет 171,9 млн долларов США, при этом среднегодовой темп роста в период с 2022 по 2028 год составит 36,2%. Крупнейшими игроками на мировом рынке являются Tetrahedron, Mironova Labs, Blue California, Aktin Chemicals, Inc., Sobeo Biotech и другие. В настоящее время наибольшую долю рынка занимает Северная Америка, на которую приходится около 47%, за ней следуют Китай и Европа. В сегменте продукции лидирует химический синтез, на который приходится более 87% рынка. Что касается применения, то на медицинский сектор приходится более 50% рынка.

В последнее время среди научных исследователей наблюдается растущий интерес к эрготионеину. С 2011 года в базе данных PubMed опубликовано более 300 научных статей по этой теме, что превышает общее количество статей, опубликованных до 2000 года.

Главный ингредиент косметической индустрии, теперь выходящий на пищевой рынок.

С 2014 года эрготионеин включен в «Положение о надзоре и регулировании косметических средств» Национального управления по медицинским продуктам Китая. В результате, благодаря своим исключительным антиоксидантным свойствам, эрготионеин все чаще используется в качестве основного ингредиента в различных видах средств по уходу за кожей, в том числе в продуктах таких ведущих брендов, как Estee Lauder, PROYA, Clinique и других.

Хотя эрготионеин еще не одобрен для использования в пищевых продуктах в Китае, он набирает популярность 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, разрешив его использование в пищевых добавках. Рекомендованная суточная доза для населения составляет 30 мг в день, а детям старше 3 лет — 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, помимо пищевых добавок.

В августе 2019 года эрготионеин получил сертификат Generally Recognized as Safe (GRAS) от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, что позволило использовать его в обычных пищевых продуктах.

Преодоление барьера высоких цен: роль синтетической биотехнологии

Эрготионеин — это незаменимое питательное вещество, которое человеческий организм не может синтезировать самостоятельно и должен получать из внешних источников. Однако текущая стоимость сырья для производства эрготионеина составляет около 250–350 тысяч юаней за килограмм, что делает его недоступным для большинства отечественных косметических брендов.

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

Однако из-за незрелости технологий качество продукции сильно варьируется: в основном это сложные продукты с низким содержанием (0,5%) или ферментационные смеси. Стоимость и доступность такой продукции также ограничены используемыми технологиями.

Передовые технологии адсорбции и разделения повышают эффективность производства эрготионеина.

Компания Sunresin разработала однородную ионообменную смолу с частицами, используя целенаправленные исследования и разработки, современное хроматографическое оборудование и строгий контроль качества, а также новые технологии синтетической биологии. Эта смола предназначена для решения проблемы примесей и высокого содержания солей в существующих процессах ферментации, используемых для производства эрготионеина. Она применяется для хроматографического обессоливания, обесцвечивания и очистки, обеспечивая степень удаления неорганических/органических солей более 95% в системах с высоким содержанием солей и снижая проводимость до уровня ниже 50 мкСм/см.

Кроме того, однородная структура частиц смолы обеспечивает меньшее падение давления в слое смолы, большую производительность по обработке жидкости в режиме реального времени, меньший процент разрушения смолы и лучшее удаление примесей и солей по сравнению с традиционными смолами. Это приводит к увеличению выхода продукции и значительному повышению эффективности производства при одновременном снижении производственных затрат.

Применение системы хроматографического разделения и очистки в процессе получения эрготамина

Сепсолут от Sunresin ®Высокопроизводительная промышленная препаративная хроматографическая система основана на одноколоночной хроматографической системе DAC и сочетает в себе основные разработанные нами полимерные хроматографические наполнители с различными матрицами, предназначенные для различных целей, обладающие высокой адсорбционной способностью, высокой устойчивостью к загрязнению и щелочестойкой регенерацией. Эта система способна выделять и очищать высокочистые вещества из пакетных смесей, обладая преимуществами высокой эффективности разделения и промышленного производства, что приводит к значительной экономической выгоде. 

Преимущества и характеристики хроматографического оборудования с имитирующим подвижным слоем от компании Sunresin можно кратко описать следующим образом:
✸ Подходит для крупномасштабного серийного производства и разделения продуктов.
✸ Высокая точность, высокая производительность и низкое водопотребление
✸ Оборудование отличается высокой универсальностью: один комплект оборудования способен разделять различные продукты. Также, в соответствии с потребностями заказчика, можно выборочно увеличить количество портов для разделения 2-3 различных компонентов.