Weiterentwicklung der Ergothionein-Biosynthese durch Adsorptions- und Trenntechnologie

Was ist Ergothionein?

Ergothionein ist eine natürlich vorkommende Aminosäure, die Charles Tanret 1909 erstmals aus dem Mutterkornpilz isolierte und später benannte. 1911 klärten Barger und Ewins ihre Struktur weiter auf und entdeckten, dass Ergothionein von Histidinbetain abgeleitet ist.

Nach umfangreichen Forschungsarbeiten haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Dimethylsulfoxid (DMSO) in die organische Verbindung Ergothionein umgewandelt werden kann. Ergothionein ist eine schwefelhaltige organische Verbindung mit antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften, die die Gewebereparatur und -regeneration fördern kann. Ursprünglich wurde Ergothionein zur Behandlung von Arthritis und anderen entzündlichen Erkrankungen eingesetzt. Durch weitere wissenschaftliche Untersuchungen wurde es jedoch auch in der Gesichts- und Hautpflege eingesetzt, zur Behandlung von Akne, Blasenentzündungen, Hautentzündungen und anderen Hauterkrankungen verschrieben und hat sich zu einem der am häufigsten verwendeten Inhaltsstoffe entwickelt.

Goldenes Zeitalter des Wirtschaftswachstums für Ergothionein: CAGR übersteigt 30 %

Laut Market Watch-Daten wird der Ergothionein-Markt bis 2028 voraussichtlich ein Volumen von 171,9 Millionen US-Dollar erreichen, mit einer erwarteten durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 36,2 % zwischen 2022 und 2028. Zu den wichtigsten Akteuren auf dem Weltmarkt zählen Tetrahedron, Mironova Labs, Blue California, Aktin Chemicals, Inc., Sobeo Biotech und andere. Nordamerika hält derzeit mit rund 47 % den größten Marktanteil, gefolgt von China und Europa. Bezogen auf die Produktsegmente ist die chemische Synthese mit über 87 % des Marktes das größte. Auf der Anwendungsseite macht der medizinische Sektor über 50 % des Marktanteils aus.

In jüngster Zeit hat das Interesse der Wissenschaft an Ergothionein zugenommen. Seit 2011 wurden in PubMed über 300 wissenschaftliche Artikel zu diesem Thema veröffentlicht, mehr als vor dem Jahr 2000.

Der Starbestandteil der Kosmetikindustrie erobert nun auch den Lebensmittelsektor.

Seit 2014 ist Ergothionein in der „Verordnung zur Überwachung und Verwaltung von Kosmetika“ der chinesischen Nationalen Medizinproduktebehörde aufgeführt. Infolgedessen wird Ergothionein aufgrund seiner außergewöhnlichen antioxidativen Eigenschaften zunehmend als Hauptbestandteil verschiedener Hautpflegeprodukte verwendet, darunter von Estée Lauder, PROYA, Clinique und anderen führenden Marken.

Während Ergothionein in China noch nicht für die Verwendung in Lebensmitteln zugelassen ist, gewinnt es in der Lebensmittelindustrie Europas, Amerikas, Japans und anderer Länder und Regionen zunehmend an Bedeutung. Seine einzigartigen antioxidativen Eigenschaften machen Ergothionein zu einem vielversprechenden Inhaltsstoff für verschiedene Lebensmittel.

Im Juli 2017 genehmigte die Europäische Union (EU) Ergothionein als neue Lebensmittelzutat und erlaubte damit die Verwendung in Nahrungsergänzungsmitteln. Die zulässige Tagesdosis für die Allgemeinbevölkerung beträgt 30 mg, für Kinder ab 3 Jahren sind 20 mg zulässig. Schwangeren und stillenden Frauen wird jedoch von der Einnahme von Ergothionein abgeraten.

Im Jahr 2018 erweiterte die EU den Anwendungsbereich von Ergothionein weiter und erlaubte dessen Verwendung neben Nahrungsergänzungsmitteln auch in Getränken, Müsliriegeln und anderen gewöhnlichen Lebensmitteln.

Im August 2019 erhielt Ergothionein von der US-amerikanischen Food and Drug Administration die GRAS-Zertifizierung (Generally Recognized as Safe), was seine Verwendung in gewöhnlichen Lebensmitteln erlaubt.

Die Preisbarriere durchbrechen: Die Rolle der synthetischen Biotechnologie

Ergothionein ist ein essentieller Nährstoff, den der menschliche Körper nicht selbst synthetisieren kann und daher extern aufnehmen muss. Die aktuellen Anschaffungskosten für Ergothionein-Rohstoffe liegen jedoch bei etwa 250.000 bis 350.000 RMB pro Kilogramm, was es für die meisten einheimischen Kosmetikmarken schwierig macht, diese hohen Kosten zu tragen.

Chemische Synthese und biologische Extraktion sind zwei gängige Methoden zur Gewinnung von Ergothionein-Rohstoffen. Beide Methoden weisen jedoch Einschränkungen auf, wie z. B. einen hohen Syntheseaufwand, eine geringe Qualität und hohe Kosten. Für die industrielle Produktion ist die biologische Fermentation mittels Myzelfermentationstechnologie die gängigste Methode.

Aufgrund der noch nicht ausgereiften Technologie schwankt die Qualität der Produkte jedoch stark. Meist handelt es sich um zusammengesetzte Produkte mit geringem Gehalt (0,5 %) oder um Fermentationsmischungen. Kosten und Verfügbarkeit sind ebenfalls durch die Technologie begrenzt.

Fortschrittliche Adsorptions- und Trenntechnologien steigern die Produktion von Ergothionein

Sunresin hat mithilfe gezielter Forschung und Entwicklung, modernster Chromatographie-Ausrüstung und strenger Qualitätskontrolle unter Einsatz neuer synthetischer Biotechnologie ein einheitliches Ionenaustauscherharz entwickelt. Dieses Harz wurde entwickelt, um die Verunreinigungen und den hohen Salzgehalt bestehender Fermentationsverfahren zur Herstellung von Ergothionein zu reduzieren. Es wird zur chromatographischen Entsalzung, Entfärbung und Reinigung eingesetzt und erreicht eine anorganische/organische Salzentfernungsrate von über 95 % in Systemen mit hohem Salzgehalt und reduziert die Leitfähigkeit auf unter 50 μS/cm.

Darüber hinaus ermöglicht die gleichmäßige Partikelstruktur des Harzes einen geringeren Druckabfall im Harzbett, eine höhere Online-Flüssigkeitsverarbeitungskapazität, eine geringere Harzbruchrate und eine bessere Entfernung von Verunreinigungen und Salzen im Vergleich zu herkömmlichen Harzen. Dies führt zu höheren Erträgen und einer deutlich verbesserten Produktionseffizienz bei gleichzeitiger Senkung der Produktionskosten.

Anwendung eines chromatographischen Trenn- und Reinigungssystems im Ergotamin-Herstellungsprozess

Sunresin – Sepsolut ®Das industrielle präparative Chromatographiesystem mit hohem Durchsatz basiert auf dem DAC-Einsäulenchromatographiesystem und kombiniert selbst entwickelte Chromatographiefüllstoffe der Polymerreihe mit unterschiedlichen Matrices, Einsatzzwecken, hoher Adsorptionskapazität, hoher Schadstoffresistenz und alkalibeständiger Regeneration. Das System isoliert und reinigt hochreine Substanzen aus Chargengemischen und bietet die Vorteile einer hohen Trennleistung und Produktion im industriellen Maßstab, was erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt. 

Die Vorteile und Eigenschaften der simulierten Fließbettchromatographie-Ausrüstung von Sunresin lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Geeignet für die großtechnische Chargenproduktion und Produkttrennung
鉁� Hohe Präzision, hohe Ausbeute und geringer Wasserverbrauch
Die Ausrüstung ist äußerst vielseitig und kann mit einem einzigen Satz verschiedene Produkte trennen. Je nach Kundenbedarf kann die Anzahl der Anschlüsse auch selektiv erhöht werden, um die Trennung von 2-3 verschiedenen Komponenten zu erreichen.