透明质酸对人体多种生理功能起到重要的作用,在化妆品、医药、食品等多个领域都有着非常广泛的应用。那我们如何实现HA自由呢?目前生产方式主要有动物组织提取法、微生物发酵法和合成生物学法三种方式。
动物组织提取法主要是从公鸡冠、脐带、动物的眼玻璃体中提取,提取法工艺复杂,提取的HA产量较低,成本较高,还可能携带动物病毒,同时受原料来源限制,HA的规模和产量也不大。
随着Kendall等在1937首次发现A群链球菌可以产生HA,科学家们逐渐寻找到了适合工业化生产的链球菌。不要小看这么一个小小的细菌,它的能量可大了,这种细菌就像一个小工厂,可以将蛋白胨、酵母粉、葡萄糖通过工厂内的一系列的酶反应,转化成HA的两个前体物UDP-葡糖醛酸和UDP-N-乙酰基氨基葡萄糖,这2个前体物在透明质酸合酶的作用下交替连接合成了长链HA
要想让链球菌工作能力强,合成更多的HA,一定要给它提供舒适的生长环境,如合适的温度、pH、溶氧等,还要有充足均衡的营养,比如碳源、氮源、无机盐、微量元素等。
微生物发酵法不受原料限制,产量和规模大大提升,HA产品质量也显著提高,应用也随着成本的降低不断拓展。
随着合成生物学技术的发展,科学家们将合成HA的各种酶元件,导入大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、乳酸乳球菌、谷氨酸棒杆菌、嗜热链球菌等各种底盘细胞中,拟进一步提高HA的产率或分子量,但合成生物学技术制备HA时,发酵结束时的菌体量较大,制备的HA分子量较低,还不能用于骨科、眼科等大部分领域,同时也受法规限制。