《两阶段氧化刺激策略显著提升金顶侧耳中麦角硫因(EGT)含量:为高效生物合成抗氧化剂开辟新径》

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Bioresource Technology 9.7

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  为解决蘑菇中麦角硫因(EGT)自然产量低、限制其商业化的问题,研究人员开展了利用两阶段氧化刺激策略提升 EGT 含量的研究。结果使 EGT 产量提升至 641.76mg/L,发酵时间缩至 5 天。该研究为 EGT 工业化生产提供了重要参考。

  

论文解读


在健康与生命科学领域,抗氧化剂的研究一直备受瞩目。麦角硫因(Ergothioneine,EGT)作为一种天然存在的含硫氨基酸,具有强大的抗氧化、抗炎和神经保护等多种生物活性,在促进人体健康、预防氧化应激相关疾病方面展现出巨大潜力,可作为功能性食品成分及潜在的治疗药物 ,因此在医药和食品行业有着广阔的应用前景。

然而,目前 EGT 的大规模生产面临诸多挑战。在自然条件下,EGT 在生物体内的产量极低,这极大地限制了其商业化发展。尽管蘑菇,尤其是平菇属、灵芝属和香菇属等真菌,被发现能积累一定量的 EGT,但相关生物合成途径仍未完全明晰,影响 EGT 合成调控的因素也尚不明确。与其他模式生物相比,用于高效操纵蘑菇物种的遗传工具和系统也较为有限。因此,寻找有效的方法来提高 EGT 产量迫在眉睫。

为了解决这些问题,来自国内的研究人员开展了一项极具意义的研究。研究团队从筛选高产 EGT 的真菌菌株入手,通过对 11 种大型真菌进行筛选,最终选定了金顶侧耳(Pleurotus citrinopileatus)303 作为研究对象。随后,研究人员对其培养条件进行优化,成功使 EGT 产量达到 533.93mg/L。

在此基础上,研究人员进一步探索提升 EGT 产量的方法。他们引入了氧化应激策略,利用过氧化氢(H2O2)诱导氧化应激,尝试刺激 EGT 的合成。之后,又结合氧化清除阶段,使用维生素 C 进行氧化清除,最终形成了两阶段氧化刺激策略。实验结果令人振奋,采用该策略后,EGT 产量大幅提升至 641.76mg/L,是初始组的 5.83 倍,且发酵时间缩短至 5 天。这一研究成果发表在《Bioresource Technology》上,为 EGT 的工业化大规模生物合成提供了宝贵的思路和实践依据,有望推动 EGT 在医药和食品等行业的广泛应用。

研究人员开展此项研究时,主要运用了以下几种关键技术方法:一是菌株筛选技术,从多个来源获取 11 种真菌菌株,通过对比不同菌株的生物量产量和 EGT 产量,筛选出目标菌株;二是培养条件优化技术,通过调整各种培养条件参数,实现对目标菌株 EGT 产量的优化;三是氧化应激诱导与调控技术,利用 H2O2诱导氧化应激,并结合维生素 C 进行氧化清除,实现对 EGT 合成的调控。

菌株筛选与培养条件优化:研究人员对 11 种真菌菌株进行培养,对比其生物量产量和 EGT 产量。结果显示,金顶侧耳 303 的 EGT 产量表现突出,达到 110.04mg/L,显著高于其他菌株,但该菌株生长速率较低。为提高其 EGT 产量,研究人员对培养条件进行优化,优化后 EGT 产量提升至 533.93mg/L。

氧化应激对 EGT 产量的影响:研究人员通过向培养基中添加 H2O2来诱导氧化应激,探究其对 EGT 产量的影响。结果发现,氧化应激能够刺激 EGT 的合成,但过高浓度的 H2O2会对细胞造成损伤,影响 EGT 产量。

两阶段氧化刺激策略的应用:在确定氧化应激对 EGT 合成有促进作用后,研究人员进一步提出两阶段氧化刺激策略。第一阶段,利用 H2O2诱导氧化应激;第二阶段,添加维生素 C 进行氧化清除。实验表明,采用该策略后,EGT 产量提升至 641.76mg/L,发酵时间缩短至 5 天。

研究成功建立了两阶段氧化刺激策略,显著提升了金顶侧耳中 EGT 的产量,为 EGT 的工业化生产提供了重要的理论和实践基础。这一策略不仅提高了 EGT 的产量,还缩短了发酵时间,具有显著的经济和实践价值。同时,该研究也加深了人们对 EGT 生物合成影响因素的理解,为后续进一步优化 EGT 生产工艺、探索其他提升 EGT 产量的方法提供了参考。然而,目前对于 EGT 生物合成途径的理解仍存在不足,未来研究可聚焦于深入解析 EGT 在蘑菇中的生物合成机制,挖掘更多调控 EGT 合成的关键因素,进一步优化生产工艺,以实现 EGT 的高效、大规模生产,推动其在医药、食品等领域的广泛应用。

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