透明质酸微生物生产关键技术研究
2021-01-16张群
透明质酸(hyaluronic acid,HA),最先由美国哥伦比亚大学的Karl Meyer等人于1934年从牛眼玻璃体中提取分离得到,为N-乙酰氨基葡萄糖和D-葡萄糖醛酸通过β-1,4和β-1,3糖苷键反复交替连接而成的高分子聚合物,被认为是唯一几乎存在于从细菌到人类及所有动物体之中的黏多糖。HA因其高度的黏弹性、可塑性、渗透性和良好的生物相容性,在医药、化妆品、食品领域中广泛应用。微生物发酵法是目前HA产品的主要生产方法。
近年来,研究者针对HA发酵菌株合成效率低、发酵产率低、产能小等生物合成问题,通过菌种诱变选育、基因编辑、代谢工程改造、代谢组学分析、发酵工艺优化等方面的深入研究建立了HA高效生物制备技术。如吴祥坤(2016)等从菌种的选育、发酵过程优化和分离提取工艺条件入手获得中等相对分子质量HA。其以实验室保藏的兽疫链球菌(Streptococcus zooepidemicus SL-2)为出发菌,利用等离子体诱变系统,筛选获得一株产中等相对分子质量HA的优良菌株XKW-104。汤栋(2015)等以马疫链球菌MF003为出发菌,通过H2O2氧化胁迫培养、紫外辐照(UV)和硫酸二乙酯(DES)对菌株进行复合诱变,获得一株高产、高相对分子质量透明质酸酶缺陷菌株ZD-25。经摇瓶发酵培养,该菌株透明质酸产量(质量浓度)达到1.61 g/L,相对分子质量达到2.13×106,分别比原始菌株提高了120.5%和57.8%。经5 L发酵罐初步发酵,突变株ZD-25的透明质酸产量(质量浓度)达到4.26 g/L,相对分子质量达到2.90×106,分别比原始菌株提高了166.3%和93.3%。Sheng(2015)等用乳酸链球菌素诱导的NICE系统构建HA合成操纵子,在乳酸菌Lactococcus lactis中打通了HA合成路径。中国专……
