酸性功能多糖的發酵關鍵技術研究

酸性功能多糖的發酵關鍵技術研究

多糖是糖天然存在的重要形式，包括結構多糖、儲存多糖和生物活性多糖。其中含有酸性基團的多糖一般稱為酸性多糖。酸性多糖具有增強機體免疫功能、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、抗衰老等重要生物活性，在功能性食品、生物醫藥、生物材料等領域中得到廣泛應用。

目前，酸性功能多糖的發酵關鍵技術的研究主要集中在以下四個方面：（1）建立酸性多糖高產菌株篩選及安全生產菌株改造的新方法。如于軍華（2002）通過用不同pH條件下的亞硝基胍處理出發菌種E.coli-K235J4，得到突變菌株JYⅡ-74；搖瓶培養，發酵液中聚唾液酸的產量達2 500 μg/mL，比出發菌株提高了1 000 ug/mL，且生產能力穩定。CN201210098057.0公開了一種高產莢膜多糖的大腸桿菌基因工程菌，并以此莢膜多糖制備軟骨素的方法。通過在大腸桿菌中過量表達莢膜多糖合成基因簇轉錄調控因子slyA蛋白，促進大腸桿菌莢膜多糖合成基因簇的表達，從而增加大腸桿菌K4生產莢膜多糖。發酵培養該大腸桿菌工程菌后莢膜多糖產量比原菌提高112%，并收集制備獲得純度大于93%的軟骨素。(2)提出強化酸性多糖合成能力的代謝調控新策略。如楊愛華等（2015）利用基因工程手段過量表達E．coli K4莢膜多糖（K4CPS）合成途徑中相關代謝調控因子SlyA和RfaH，以構建高效合成K4CPS的菌株。結果發現：調控蛋白SlyA和RfaH的過量表達能夠大幅度提高E.coli K4的K4CPS合成，并增強菌體對甘油的利用率，而乙酸合成明顯降低。與單獨表達策略相比，共表達策略能夠更加有效地增強菌體合成K4CPS的能力。（3）發展酸性多糖結構改造、修飾及活性調控新技術。如CN201210464123.1利用實驗室保藏的分別攜帶2-O位脫硫酸化酶基因、3-O位硫酸基轉移酶基因的兩種質粒，首先通過轉化得到重組工程菌；然后在搖瓶中優化了重組菌的生長和誘導產酶等條件，得到大量的2-O位脫硫酸化酶與3-O位硫酸基轉移酶；最后將粗酶通過鎳柱進行純化，快速得到了純度高達90%的純酶。謝觀蓮等（2013）以酶法合成肝素/HS為目的,對硫酸化修飾酶硫酸乙酰肝素2-O硫酸基轉移酶Hs2st進行了克隆表達、純化及其表達條件的優化。（4）開發新型高附加值酸性多糖產品及其應用。如曹璐娟、施瑜（2014）分別制備了經β-環糊精修飾的透明質酸主體大分子(HA-CD)，用2-萘乙酸(2-NAA)修飾的葡聚糖客體大分子(Dex-NAA)，其結構均經核磁共振氫譜進行確認，接枝率分別為15.53%和7.38%。利用β-環糊精和2-萘乙酸間的主客體識別作用，制備得到超分子水凝膠。這種由天然多糖構建的超分子水凝膠有望作為細胞支架應用于組織工程領域。劉文、張苗等（2015）利用肝素前體K5多糖，通過腙鍵（Hydrazone bond）連接抗腫瘤藥物阿霉素（DOX），制備具有pH敏感性的K5-hydrazone-DOX（KHD）前體藥物。對其載藥量、形貌和體外藥物釋放等性質進行了研究，并通過HeLa細胞對其體外細胞毒性和細胞攝取進行了評價。細胞實驗表明，KHD前體藥物可迅速被細胞攝取，并且具有腫瘤細胞抑制作用。CN201280022676.X公開了自未硫酸化的軟骨素骨架開始，經化學硫酸化，生產具有10 000～30 000平均相對分子質量(Mw)的硫酸軟骨素的方法，所述未硫酸化的軟骨素骨架經大腸桿菌(E.coli)菌株O5:K4:H4直接產生的莢膜多糖K4的酸水解得到或者由基因改造的大腸桿菌(E.coli)菌株直接生產。陳芳（2013）通過對工程菌細胞培養和全細胞生物轉化的各種條件的摸索，建立了全細胞催化法生產Neu5Ac的小試工藝流程，使Neu5Ac的產量提高到294.39 mmol/L，該方法具有操作簡便、高效和經濟的優勢，為Neu5Ac的規模化生產奠定了基礎。

（江南大學圖書館 張群）