麥角硫因是具有抗氧化特性的天然氨基酸。它可以防止細胞壓力，從而導致腦部疾病，神經(jīng)系統(tǒng)損害和癌癥。在大鼠和round蟲中，研究表明，麥角硫因在預防癡呆癥和老年癡呆癥等神經(jīng)退行性疾病方面具有廣闊的前景。另外，據(jù)報道患有神經(jīng)退行性疾病的患者的麥角硫氨酸的血液水平明顯低于其他人。這些發(fā)現(xiàn)表明，麥角硫因可以作為預防或延緩這些疾病發(fā)作的維生素具有巨大潛力。
目前，通過化學合成生產麥角硫因既復雜又昂貴。但是，通過設計和優(yōu)化面包酵母，諾和諾德基金會生物可持續(xù)發(fā)展中心(DTU Biosustain)首次利用生物技術在酵母中制造麥角硫因的潛力。
在《生物工程與生物技術雜志》的前沿發(fā)表的一項研究中，研究人員能夠生產0.6克的麥角硫因。升發(fā)酵液在小規(guī)模發(fā)酵過程中。
對消費者來說太貴了
由于當今昂貴的化學生產路線，與能預防某些疾病的維生素(例如維生素C和維生素D)相比，麥角硫因的當前市場價格非常高。因此，科學家的主要目標之一是進一步優(yōu)化麥角硫因的生產以達到更高的產量，以便將來可以以便宜得多的價格出售給消費者。
目前，麥角硫因如此昂貴的主要原因之一是化學過程昂貴且產率相當?shù)?。此外，尚未測試其預防或治療人類神經(jīng)退行性疾病的功效。但是，由于已經(jīng)對麥角硫因進行了安全性評估，因此“僅”是能否產生足夠量的問題。
在科學家能夠以生物基方式生產麥角硫氨酸之前，一些人探索了從蘑菇中簡單提取麥角硫氨酸的可能性。但是同樣，這將是非常昂貴的，并且需要蘑菇農場占用潛在的耕地面積。
第一作者史蒂文·范德·霍克(Steven van der Hoek)說：“通過以生物基方式生產這種重要的抗氧化劑，可以避免使用化學藥品或農田。酵母在生產麥角硫因方面遠比人類或蘑菇要好得多。”
酶是關鍵
在自然界中，麥角硫因是由細菌和真菌產生的，但是細菌和真菌用于制造麥角硫因的酶所構成的途徑略有不同。
在這項研究中，科學家選擇從不同的真菌和細菌中篩選酶。恥垢分枝桿菌以各種組合來鑒定具有最高麥角硫因產量的克隆。作為生產宿主，他們使用了酵母，他們發(fā)現(xiàn)兩種特定的酶NcEgt1和CpEgt2都是真菌酶，是最好的組合。
此外，他們還研究了潛在的麥角硫氨酸轉運蛋白，以增加其酵母菌株的產量。不幸的是，這沒有任何作用。
起作用的一件事是向培養(yǎng)基中添加作為麥角硫氨酸組成部分的氨基酸。通過這樣做，他們能夠顯著增加麥角硫因的產量。
因此，優(yōu)化培養(yǎng)基是在84小時內將產量提高到0.6 g / L的重要步驟之一，這與目前報告的大腸桿菌中最好的產量在216小時內達到1.3 g / L相當。史蒂文·范說：“大腸桿菌中
的細菌途徑消耗大量能量，而酵母中的真菌途徑卻不消耗能量。這可能會帶來生產效益。而且，酵母是食品補充劑的安全且知名的生產宿主。”史蒂芬·范霍克當前，科學家們正在嘗試通過進一步設計菌株以生產商業(yè)上可行的產品來提高生產率。
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