Nos últimos anos, a crescente procura por ingredientes antioxidantes e protetores celulares trouxe a ergothioneína (EGT) para o centro das atenções nas indústrias de suplementos alimentares, alimentos funcionais e cosmética.
Apesar da sua popularidade crescente, alcançar uma produção em larga escala de ergothioneína com elevada eficiência e boa relação custo-benefício continua a ser um grande desafio para os fabricantes. As limitações nas vias biossintéticas naturais, o metabolismo complexo dos precursores e os custos de fermentação têm restringido a sua aplicação industrial mais ampla.
Um estudo recente publicado noJournal of Agricultural and Food Chemistryexplorou novas estratégias para melhorar os rendimentos de EGT através de engenharia metabólica e otimização da fermentação. Os resultados fornecem conhecimentos valiosos e uma rota técnica promissora para uma produção industrial mais sustentável e escalável.
A ergothioneína é um derivado sulfurado natural do aminoácido histidina. Tem atraído um interesse crescente nos últimos anos devido a várias propriedades únicas:
forte atividade antioxidante
excelente estabilidade ao calor e numa ampla faixa de pH
captação seletiva no corpo humano através do transportadorOCTN1
Uma vez que o corpo humano não consegue sintetizar ergothioneína por si próprio, esta deve ser obtida através da dieta ou de suplementação. Um número crescente de investigações sugere que a EGT pode ter potenciais aplicações em:
formulações antioxidantes e anti-inflamatórias
produtos para neuroproteção e envelhecimento saudável
cosméticos para reparação da pele e anti-fotoenvelhecimento
Após a sua aprovação como novo ingrediente alimentar na União Europeia, espera-se que o mercado global da ergothioneína se expanda de forma constante nos próximos anos. Este progresso regulamentar também acelerou a procura porpó de ergothioneína de elevada purezaConstrução e Otimização de uma Nova Via Biossintética de EGTadequada para uso comercial em larga escala.
e reconstruíram a via emEscherichia coli. A via modificada depende de três enzimas centrais:Ao ajustar o número de cópias dos plasmídeos para regular finamente os níveis de expressão enzimática, a equipa de investigação conseguiu aumentar a acumulação do produto. Como resultado, os títulos de EGT aumentaram de 29,5 mg/L para 35 mg/L, proporcionando uma base mais sólida para futuros esforços de engenharia metabólica.Methylobacterium aquaticum
EgtB
EgtD
EgtE
Estes resultados destacam a importância de equilibrar o fluxo metabólico através do controlo preciso da expressão genética, que continua a ser uma estratégia crítica para melhorar os rendimentos de fermentação de ergothioneína.
Figura 1. Design e otimização da via biossintética de EGT
(a) Via biossintética reconstruída da ergothioneína derivada de.Methylobacterium aquaticumDSM 16371. (b) Perfis temporais da produção de EGT e do crescimento celular (OD600) na estirpe ECE1. (c) Ilustração esquemática da construção de plasmídeos utilizada para a otimização do número de cópias. (d) Comparação dos títulos de EGT e valores de OD600 entre estirpes portadoras de plasmídeos com diferentes números de cópias.A Engenharia Metabólica dos Aminoácidos Precursores Aumenta Significativamente a Produção de EGT
histidina
cisteína
metionina
Para aumentar ainda mais os rendimentos de EGT, a equipa de investigação aplicou estratégias direcionadas de engenharia metabólica para aumentar a disponibilidade intracelular dos precursores. Isto foi conseguido removendo a inibição por feedback e redirecionando o fluxo metabólico para a biossíntese de aminoácidos.
As modificações chave incluíram:
deleção de metJ, um repressor transcricional, para aumentar a biossíntese de metionina
introdução de variantes resistentes ao feedback metA^mut e thrA para melhorar o fluxo de aminoácidos
deleção de sdaA para reduzir a degradação da serina e apoiar a formação de cisteína
Após estas modificações genéticas combinadas, os títulos de EGT aumentaram para 130 mg/L, representando uma melhoria de várias vezes em relação à estirpe original.
Do ponto de vista da biotecnologia industrial, estes resultados sublinham que a otimização do fornecimento de precursores é uma das estratégias mais eficazes para melhorar a eficiência da produção microbiana de ergothioneína.
Figura 2. Engenharia metabólica dos aminoácidos precursores para aumentar a produção de EGT
(a) Efeito da.deleção nos títulos de EGT. (b) Impacto da sobre-expressão e co-expressão genética na produção de EGT. (c) Efeito dametJdeleção na acumulação de EGT. (d) Influência do aumento do fornecimento de aminoácidos precursores nos rendimentos de EGT.sdaAMeios de Baixo Custo e Fermentação Descontínua Alimentada Permitem um Avanço na Produção Escalável
Identificou 20 g/L como a concentração ótima de glucose
Substituiu o extrato de levedura por licor de maceração de milho (CSL) para reduzir os custos de produção
Utilizando fermentação descontínua alimentada num biorreator de 10 L, o processo alcançou:
Título de EGT: 595 mg/L
Produtividade: 8,2 mg/L/h
Estes resultados demonstram um equilíbrio significativo entre a eficiência de custos e o rendimento de produção, fornecendo uma via prática para a produção comercial de ergothioneína.
Figura 3: Otimização do processo de fermentação para a estirpe ECE14
. (a) Produção de EGT a diferentes concentrações de glucose. (b) Avaliação da utilização de licor de maceração de milho (CSL) em substituição do extrato de levedura (YE) a várias concentrações.O Que Significa Este Estudo para a Indústria da Ergothioneína
A integração da engenharia metabólica com a otimização de processos torna a fermentação microbiana a via mais competitiva para a produção de
pó de ergothioneína
.A utilização de subprodutos industriais como o licor de maceração de milho (CSL) em vez de extrato de levedura reduz o custo da1. A tecnologia de fermentação de EGT está a amadurecer
ergothioneína a granel
, tornando a produção em larga escala mais viável economicamente.À medida que as vias de fermentação melhoram, a indústria pode afastar-se gradualmente da extração natural, garantindo um fornecimento consistente e escalável de2. Os custos das matérias-primas podem ser ainda mais reduzidos
Para as marcas de suplementos alimentares, empresas de alimentos funcionais e formuladores de cosméticos, esta tendência destaca que o
3. Fornecimento estável de EGT de elevada purezaEGT.
é cada vez mais um ingrediente funcional comercialmente viável.Natural Field: O Seu Fornecedor de Confiança de Ergothioneínapó de ergothioneína
de forma fiável e com elevada pureza.ergothioneína.
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Otimização do processo de fermentação
Rastreabilidade das matérias-primas
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