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【瑞士步琦】黑果枸杞花青素在合成生物學(xué)中的研究進展

【瑞士步琦】黑果枸杞花青素在合成生物學(xué)中的研究進展
步琦  2024-08-19  |  閱讀:1084

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黑果枸杞花青素

在合成生物學(xué)中的研究進展

合成生物學(xué)



1



簡介

中國科學(xué)院華南植物園農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)中心的藥用植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用團隊,在國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點研究計劃等項目的支持下,通過多組學(xué)聯(lián)合分析,在黑果枸杞(Lycium ruthenicum)花青素代謝工程方面取得了顯著的研究進展。這項研究的成果被發(fā)表在《食品前沿》(Food Frontiers)雜志上。DOI: 10.1002/fft2.440


2



植物天然色素

花青素是一類廣泛存在于植物界中的水溶性色素,屬于黃酮類化合物。它們對植物的顏色表現(xiàn)至關(guān)重要,同時也是許多水果、蔬菜和其他植物產(chǎn)品呈現(xiàn)紅色、紫色到藍色等顏色的主要原因。其在很多領(lǐng)域都發(fā)揮重要作用,如:在食品工業(yè)領(lǐng)域,作為天然色素添加到食品和飲料中,提供顏色并增加產(chǎn)品吸引力。用于制作功能性食品,利用其健康促進特性等。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,花青素具有多種健康益處,包括強大的抗氧化活性,能夠減輕氧化應(yīng)激,預(yù)防某些慢性疾病。它們還具有抗炎、抗癌和改善心血管健康等潛在益處。傳統(tǒng)上,花青素主要通過從植物中提取獲得,但這受到植物生長季節(jié)的限制,周期長,含量低,且提取工藝繁瑣;此外,花青素的化學(xué)全合成成本高,難度大。


黑枸杞作為國家二級重點保護植物,同樣也有“花青素之王”的美稱。艾培炎、韋國等科研人員通過多組學(xué)聯(lián)合分析,挖掘出調(diào)控花青素合成積累的核心轉(zhuǎn)錄因子LrAN2。在前期建立的黑果枸杞高效遺傳轉(zhuǎn)化體系的基礎(chǔ)上、通過完善愈傷組織誘導(dǎo)、優(yōu)化懸浮細胞培養(yǎng)體系等一系列措施,取得了懸浮愈傷組織高效合成果實花青素主成分 petanin 的突破性進展,實現(xiàn)了 96.23 毫克/克干重的花青素高產(chǎn)。這一研究成果可有效緩解野生黑果枸杞資源被過度開發(fā)利用的窘境、保護我國西北地區(qū)脆弱生態(tài)環(huán)境。



3



步琦合成生物學(xué)整體解決方案


在實驗過程中,生物樣品通常會采取冷凍干燥的方式保存來保證樣品的生物活性。而步琦則可提供包括-55℃/-85℃/-105℃多款高性能冷凍干燥機可選。


 冷凍干燥機 L-200


文中所提到的,關(guān)于培養(yǎng)條件對 LrAN2OE 懸浮細胞花青素產(chǎn)量和生物量的影響,通過優(yōu)化培養(yǎng)-基的條件(如5%蔗糖或葡萄糖對 LrAN2OE 懸浮細胞的生物量和花青素產(chǎn)量有積極影響),使得花青素產(chǎn)量最高達96.23 mg/g DW。在此階段,步琦公司也有在線近紅外手段實時監(jiān)測培養(yǎng)基各項指標參數(shù),幫助實驗條件優(yōu)化。

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發(fā)酵后代謝產(chǎn)物的濃縮同樣非常重要。通過濃縮,可以顯著提高代謝產(chǎn)物的濃度,使其更容易進行后續(xù)的處理和應(yīng)用,從而有助于簡化后續(xù)的分離和純化步驟。步琦在樣品濃縮方面擁有豐富的經(jīng)驗和解決方案,從實驗室級到工業(yè)級全方面覆蓋。


 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 R-300


 工業(yè)級旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 R-220 Pro


濃縮產(chǎn)物的分離純化是拿到目標產(chǎn)物花青素的關(guān)鍵,如文中所說,采用分析型 HPLC 在 UV 530nm 波長下對花青素進行檢測并選定純化條件。那么如何能夠快速有效且大量得到花青素產(chǎn)物呢?步琦公司在樣品制備領(lǐng)域擁有高性能的中壓/高壓制備色譜,可大大提高樣品單次處理能力。

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