الجزء 1
ما هو أستازانتين
أستازانتين، المعروف أيضًا باسم فلافين الطحالب المتنوعة أو أستازانتين، هو مركب تربين غير مشبع، الاسم الكيميائي هو 3,3'-ثنائي هيدروكسي-4,4'-ديكيتو-β، β'-كاروتين، الصيغة الجزيئية لـ C40H52O4. تحت ظروف 100 كيلو باسكال، ونقطة الانصهار 216 درجة مئوية، ونقطة الغليان 774 درجة مئوية.
يوجد الأستازانتين على نطاق واسع في الحيوانات (مثل الحيوانات المائية والطيور) والنباتات والفطريات والطحالب والبكتيريا، ويُعرف باسم "المعجزة الحمراء" لفوائده الواضحة لصحة الإنسان. حاليًا، يتم تعبئة أستازانتين كغذاء صحي للبيع في السوق، مع تأثيرات مضادة للأكسدة، ومكافحة الشيخوخة، ومضادة للأورام، والوقاية من أمراض القلب والأوعية الدموية.
الجزء 2
كيف يتم إنتاج أستازانتين
1، طريقة التركيب الكيميائي
وفقًا للاختلافات في طريقة التوليف، تنقسم طريقة تركيب أستازانتين إلى نوعين، أحدهما هو طريقة التوليف غير المباشرة، أي عن طريق أكسدة الكاروتينات الأخرى؛ والثاني هو طريقة التوليف المباشر، أي من خلال التوليف الشائع الاستخدام لمونومرات الكاروتينات التي يتم تصنيعها مباشرة.
يتميز التخليق الكيميائي لأستازانتين بمزايا انخفاض تكلفة الإنتاج، والإنتاجية العالية، ونقاء أستازانتين يمكن أن يصل إلى أكثر من 96٪، ولكن امتصاص أستازانتين الاصطناعي واستخدامه في الكائنات الحية منخفض، والاستقرار والسلامة ونشاط مضادات الأكسدة أقل من أستازانتين المستخرج بشكل طبيعي. .
2، طريقة الاستخراج الطبيعي
يوجد أستازانتين الطبيعي في الغالب في الكائنات البحرية، وطريقة الاستخراج الطبيعي هي استخدام الروبيان وسرطان البحر المسحوق وغيرها من منتجات المعالجة الغنية بالأستازانتين، وإزالة الجير، واستخدام المذيبات العضوية وطرق أخرى لاستخراج أستازانتين. يمكن لهذه الطريقة أن تعزز تطوير صناعة الاستزراع المائي وتقلل من تلوث البيئة بالمخلفات المائية. ومع ذلك، بسبب المحتوى العالي من الرماد والكيتين في قشريات الجمبري وسرطان البحر المهملة، وانخفاض محتوى أستازانتين سوف يتسبب في تعقيد عملية الاستخراج، وهناك مشكلة ارتفاع تكاليف الاستخراج.
3. التخمر الميكروبي
ويسمى استخدام الخميرة والطحالب والبكتيريا لإنتاج أستازانتين بطريقة التخمير الميكروبي. وتشمل السلالات الرئيسية الطحالب الخضراء وحيدة الخلية (الطحالب الحمراء)، والكلوريلا الشائع، وخميرة فايف الحمراء، والخميرة الحمراء اللزجة، وخميرة الصمغ الحمراء، والباراكوكيديويدس.
أستازانتين الذي يتم إنتاجه بواسطة آلة تخمير المفاعل الحيوي له بنية محددة جيدًا، وعدد قليل من المنتجات الثانوية، كما أنه صديق للبيئة. ومع ذلك، فهي مقيدة بعوامل مثل انخفاض العائد وظروف الزراعة الصارمة وارتفاع تكلفة الزراعة. يعد استخدام المواد الخام الرخيصة واختيار سلالات عالية الجودة عالية الإنتاجية بحيث يمكن تطبيقها على الإنتاج الصناعي من العوامل الرئيسية في إنتاج أستازانتين عن طريق التخمير الميكروبي.
الجزء 3
الكائنات الحية الدقيقة المنتجة لأستازانتين
1 、 الطحالب
يمكن للعديد من الطحالب إنتاج أستازانتين، مثل الطحالب الحمراء، والكلاميدوسبيرموم، والطحالب المظلية، والطحالب العارية، وما إلى ذلك. الطحالب الحمراء هي الطحالب الخضراء وحيدة الخلية في المياه العذبة، وأستازانتين داخل الخلايا بشكل رئيسي لمضاعفة الأسترة أستازانتين وأستازانتين الأسترة واحد موجود، وهناك كمية صغيرة من الشكل الحر، هو إنتاج أستازانتين الطحالب الرئيسية.
ومع ذلك، فإن وقت نمو Robodocs Rainier طويل، وظروف الزراعة صعبة، وتتطلب الضوء، وموقع الإنتاج محدود، ويوجد الأستازانتين في جراثيم سميكة الجدران، مع معدل استخلاص منخفض واستمرارية ضعيفة.
2 、 البكتيريا
تم العثور على أستازانتين في مجموعة متنوعة من البكتيريا مثل الزائفة الزنجارية، Paracoccidioides النيابة. و باكتيرويدس لاكتيس. على الرغم من أن محتوى الأستازانتين في معظم البكتيريا أقل بكثير من محتوى الطحالب وخميرة فايف الحمراء، إلا أنه يمكن تحسين مشكلة انخفاض إنتاج الأستازانتين البكتيري عن طريق إدخال الجينات المرتبطة بتخليق الأستازانتين في البكتيريا.
يمكن أن يؤدي إنتاج أستازانتين عن طريق التخمير البكتيري إلى تقليل تكلفة إنتاج أستازانتين الطبيعي بشكل كبير، وهو أمر مهم للإنتاج الصناعي المستقبلي للأستازانتين.
3. الخميرة
إنتاج تخمير الخميرة لأستازانتين، وتشمل السلالات الرئيسية المستخدمة خميرة فايف الحمراء، والخميرة الحمراء اللزجة، والخميرة الحمراء البحرية، والخميرة القرمزية. يتميز إنتاج أستازانتين الخميرة الحمراء بالمزايا التالية:
1. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من مصادر الكربون والنيتروجين لإنتاج أستازانتين.
2. يمكن تحقيق نمو وتكاثر الخلايا بسرعة، وثقافة عالية الكثافة
3. دورة إنتاج قصيرة وتكلفة منخفضة
4. من السهل أن يمتصها جسم الإنسان، ويمكن استخدام الخميرة المستخرجة مباشرة كمضافات للأعلاف.
ينقسم مسار التخليق الحيوي للأستازانتين في الخميرة إلى مرحلتين: المرحلة الأولى هي تخليق البيتا كاروتين. المرحلة الثانية هي إنتاج أستازانتين من بيتا كاروتين من خلال الأكسدة والهيدروكسيل. المسار الاصطناعي لأستازانتين الخميرة هو كما يلي:
المسار التوليفي للخميرة أستازانتين
الجزء 4
طريقة تنقية أستازانتين
1 ، طريقة معالجة كسر جدار أستازانتين
أستازانتين هو منتج داخل الخلايا، والذي يحتاج عمومًا إلى المرور بخطوات تكسير الجدار واستخراجه وتنقيته قبل أن يتم استخلاصه من جسم الخميرة. تشمل طرق تكسير الجدران شائعة الاستخدام الطريقة الميكانيكية والطريقة الكيميائية والطريقة الأنزيمية والمعالجة الحرارية.
الطريقة الميكانيكية هي استخدام المعدات الميكانيكية لتمزيق جدار الخلية، من خلال الضغط الأسموزي للخلية لتحرير الشوائب، والطريقة الرئيسية لطريقة التكسير بالموجات فوق الصوتية، وطريقة طحن الخرز، وطريقة التكسير بالرش، وطريقة التجانس عالي الضغط. العملية بسيطة ولكن من السهل أن تتسبب في ارتفاع درجة حرارة جزء من موقع المحلول بدرجة كبيرة مما يؤدي إلى فقدان أستازانتين.
تشمل الطرق الكيميائية بشكل أساسي طريقة ثنائي ميثيل سلفوكسيد وطريقة تسخين الأحماض والقلويات واختراق المذيبات العضوية. يتطلب كسر جدار الاستخلاص القلوي والهضم الحمضي استهلاك كمية كبيرة من الأحماض القلوية والعضوية، مما يزيد من كمية تصريف النفايات السائلة، ويسبب التلوث البيئي، وسوف يتسبب الحمض والقلويات الأقوى في تلف أستازانتين. إن استخدام تركيز حمض اللاكتيك 5.55 مول/لتر، ودرجة حرارة التكسير 30 درجة مئوية لاستخراج كسر الجدار يمكن أن يقلل من تلف الأستازانتين.
ظروف المعالجة الأنزيمية معتدلة، ومتطلبات المعدات منخفضة، وتسبب العملية تلوثًا أقل للبيئة، والأستازانتين المستخرج أكثر استقرارًا من الأستازانتين الذي يتم الحصول عليه بطرق أخرى.
تم تطوير مجموعة متنوعة من طرق الاستخراج الحديثة لاستخلاص المكونات النشطة، مثل المجالات الكهربائية النبضية، والتمييع الجزئي عالي الضغط، والسوائل الأيونية وغيرها من التقنيات الناشئة.
2، طريقة استخراج أستازانتين
أستازانتين عبارة عن مادة قابلة للذوبان في الدهون، قابلة للذوبان في المذيبات العضوية غير القابلة للذوبان في الماء، ويمكن استخلاصها باستخدام الأسيتون والإيثانول والميثانول والأثير البترولي والمذيبات العضوية القطبية الأخرى. نظرًا لتأثير الاستخلاص المحدود لمذيب واحد، وجد الباحثون أن محتوى الأستازانتين المستخلص بطريقة الحرارة الحمضية باستخدام خليط 2:1 من أسيتات الإيثيل والإيثانول كمحلول استخلاص كان أعلى بكثير من محتوى المحلول الفردي. .
3، طرق تنقية وكشف أستازانتين
تنقية الأستازانتين بشكل رئيسي باستخدام كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة وكروماتوغرافيا العمود، يمكن استخدام كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة لتحديد تركيبة المستخلص الخام بشكل بسيط، كروماتوغرافيا العمود هي طريقة التنقية الأكثر استخدامًا بسبب المعدات غير المكلفة واستبدال المراحل الثابتة و المراحل المتنقلة مريحة.
يعد كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة وكروماتوغرافيا العمود مناسبين لعملية ما قبل التنقية، ويمكن استخدام كروماتوغرافيا سائلة تحضيرية عالية الأداء (HPLC) لعملية ما بعد التنقية، والتي يمكن أن تجعل تأثير التنقية أكثر من 98٪، ولكن التحضير التكلفة أعلى. من أجل تحديد كمية إنتاج أستازانتين في التجربة بسرعة، عادة ما يتم استخدام القياس الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية.
الجزء 5
ملاحظات ختامية
يتمتع أستازانتين بإمكانيات تطوير واسعة، في الطب ومستحضرات التجميل والمنتجات الصحية ومضافات الأعلاف وغيرها من الجوانب التي لها قيمة استخدام كبيرة ومساحة تطوير.