Avanzamento della biosintesi dell'ergotioneina attraverso la tecnologia di adsorbimento e separazione

Che cos'è l'ergotioneina?

L'ergotioneina è un amminoacido naturale isolato per la prima volta dal fungo ergot da Charles Tanret nel 1909, che in seguito gli diede il nome. Nel 1911, Barger ed Ewins ne chiarirono ulteriormente la struttura, scoprendo che l'ergotioneina deriva dall'istidina betaina.

Dopo aver condotto approfondite ricerche, gli scienziati hanno scoperto che il dimetilsolfossido (DMSO) può essere trasformato nel composto organico ergotioneina. L'ergotioneina è un composto organico contenente zolfo con proprietà antiossidanti e antinfiammatorie, che lo rendono in grado di promuovere la riparazione e la rigenerazione dei tessuti. Inizialmente, l'ergotioneina veniva utilizzata per trattare l'artrite e altre malattie infiammatorie. Tuttavia, attraverso ulteriori ricerche scientifiche, è stata applicata alla cura del viso e della pelle, prescritta per trattare acne, cistite, infiammazioni cutanee e altre patologie cutanee, ed è diventata uno degli ingredienti più utilizzati.

Età d'oro della crescita economica per l'ergotioneina: il CAGR supera il 30%

Secondo i dati di Market Watch, si prevede che il mercato dell'ergotioneina raggiungerà i 171,9 milioni di dollari entro il 2028, con un CAGR previsto del 36,2% tra il 2022 e il 2028. Tra i principali attori del mercato globale figurano Tetrahedron, Mironova Labs, Blue California, Aktin Chemicals, Inc., Sobeo Biotech e altri. Il Nord America detiene attualmente la quota di mercato maggiore, pari a circa il 47%, seguito da Cina ed Europa. In termini di segmenti di prodotto, la sintesi chimica è la più importante, rappresentando oltre l'87% del mercato. Dal punto di vista applicativo, il settore medico rappresenta oltre il 50% della quota di mercato.

Di recente, l'interesse per l'ergotioneina è cresciuto tra i ricercatori scientifici. Dal 2011, PubMed ha pubblicato oltre 300 articoli accademici sull'argomento, superando il numero totale di articoli pubblicati prima del 2000.

L'ingrediente principe dell'industria cosmetica, ora in espansione nel settore alimentare.

Dal 2014, l'ergotioneina è stata inclusa nel "Regolamento sulla supervisione e la somministrazione dei cosmetici" della China National Medical Products Administration. Di conseguenza, l'ergotioneina è stata sempre più utilizzata come ingrediente principale in vari tipi di prodotti per la cura della pelle grazie alle sue eccezionali proprietà antiossidanti, tra cui quelli di Estée Lauder, PROYA, Clinique e altri marchi leader.

Sebbene l'ergotioneina non sia ancora stata approvata per l'uso nei prodotti alimentari in Cina, sta guadagnando terreno nell'industria alimentare di Europa, America, Giappone e altri paesi e regioni. Le proprietà antiossidanti uniche dell'ergotioneina la rendono un ingrediente promettente per l'uso in vari prodotti alimentari.

Nel luglio 2017, l'Unione Europea (UE) ha approvato l'ergotioneina come nuovo ingrediente alimentare, consentendone l'utilizzo negli integratori alimentari. La dose giornaliera consentita per la popolazione generale è di 30 mg al giorno, mentre i bambini di età superiore ai 3 anni possono assumerne 20 mg al giorno. Tuttavia, si sconsiglia il consumo di ergotioneina alle donne in gravidanza e in allattamento.

Nel 2018, l'UE ha ulteriormente ampliato l'ambito di utilizzo dell'ergotioneina, consentendone l'impiego in bevande, barrette di cereali e altri alimenti comuni, oltre che negli integratori alimentari.

Nell'agosto 2019, l'ergotioneina ha ricevuto la certificazione GRAS (Generally Recognized as Safe) dalla Food and Drug Administration statunitense, che ne consente l'impiego negli alimenti comuni.

Superare la barriera dei prezzi elevati: il ruolo della biotecnologia sintetica

L'ergotioneina è un nutriente essenziale che il corpo umano non può sintetizzare e deve ottenere da fonti esterne. Tuttavia, l'attuale costo di acquisto delle materie prime di ergotioneina si aggira intorno ai 250-350.000 RMB al chilogrammo, rendendo difficile per la maggior parte dei marchi cosmetici nazionali sostenere questo costo elevato.

La sintesi chimica e l'estrazione biologica sono due metodi comuni per accedere alle materie prime dell'ergotioneina, ma entrambi presentano dei limiti, come l'elevata difficoltà di sintesi, la bassa qualità e i costi elevati. Per la produzione industriale, il metodo più comune è la fermentazione biologica che utilizza la tecnologia di fermentazione del micelio.

Tuttavia, a causa dell'immaturità della tecnologia, la qualità dei prodotti varia notevolmente: la maggior parte sono composti a basso contenuto (0,5%) o miscele di fermentazione. Anche il costo e la disponibilità di questi ultimi sono limitati dalla tecnologia.

Le tecnologie avanzate di adsorbimento e separazione migliorano la produzione di ergotioneina

Sunresin ha sviluppato una resina a scambio ionico a particelle uniformi, avvalendosi di una ricerca e sviluppo mirati, apparecchiature cromatografiche avanzate e rigorosi controlli di qualità, avvalendosi di nuove tecnologie di biologia sintetica. Questa resina è progettata per contrastare le impurità e l'elevato contenuto salino dei processi di fermentazione esistenti utilizzati per produrre ergotioneina. Viene utilizzata per la desalinizzazione, la decolorazione e la purificazione cromatografica, raggiungendo un tasso di rimozione dei sali inorganici/organici superiore al 95% in sistemi ad alto contenuto salino, riducendo la conduttività a meno di 50 μs/cm.

Inoltre, la caratteristica di uniformità delle particelle della resina consente una minore caduta di pressione nel letto di resina, una maggiore capacità di trattamento dei liquidi in linea, un tasso di rottura della resina inferiore e una migliore rimozione di impurità e sali rispetto alle resine convenzionali. Ciò si traduce in rese più elevate e un'efficienza produttiva significativamente migliorata, riducendo al contempo i costi di produzione.

Applicazione del sistema di separazione e purificazione cromatografica nel processo di preparazione dell'ergotamina

Sepsolut di Sunresin ®Il sistema di cromatografia preparativa industriale ad alta produttività si basa sul sistema di cromatografia a colonna singola DAC e combina riempitivi cromatografici in serie polimerici sviluppati internamente con diverse matrici e finalità, elevata capacità di adsorbimento, elevate prestazioni anti-inquinamento e rigenerazione resistente agli alcali. Questo sistema è in grado di isolare e purificare sostanze ad elevata purezza da miscele batch, con i vantaggi di un'elevata efficienza di separazione e di una produzione su scala industriale, con conseguenti significativi vantaggi economici. 

I vantaggi e le caratteristiche dell'apparecchiatura per cromatografia a letto mobile simulato di Sunresin sono riassunti come segue:
✸ Adatto per la separazione di prodotti in lotti di produzione su larga scala
✸ Alta precisione, alta resa e basso consumo di acqua
✸ L'apparecchiatura è estremamente versatile, con un unico set in grado di separare prodotti diversi. Può anche aumentare selettivamente il numero di porte in base alle esigenze del cliente per separare 2-3 componenti diversi.