FFL“抗衰老”功能食品创新技术合集 | NMN、PQQ、神经酸

FFL作为中国领先的一站式农业食品科技创新服务平台，以数据驱动的“科技+产业+人才+资本”服务体系，通过科研成果转化、科研专家智库营销、新品研发与孵化、产业基金投资、创新工作坊等多种方式聚焦食品科技创新领域，专注食品科技产业创新孵化与投资。平台帮助科学家提升科研成果的商业价值，同时与产业公司、政府园区共同投资孵化创新食品项目。

FFL免费对企业提供技术对接，对食品科技创新与投资感兴趣的科学家、投资人、创新企业与产业公司，欢迎联系未来食品实验室负责人李朋强

FFL研究分析了国内外最受欢迎的功能性食品爆款所使用创新原料，并针对当前原料生产技术痛点进行洞察，在FFL科研库中找到对应技术解决方案，提供给业内人士参考。欢迎联系FFL了解创新技术详情。

                                                                       

整理｜赵莹娜

编辑｜王嘉怡

来源｜未来食品实验室

原料一：NMN

1

抗衰老作用

人体衰老的主要原因之一是体内NAD+水平下降，NMN是目前NAD+最高效、最直接的合成途径，可以通过提高机体内的NAD+水平发挥抗衰老的作用。有研究发现NMN能够改善细胞线粒体功能从而抑制间充质干细胞的衰老，作用机制为上调细胞内的NAD+含量及Sirt3过表达。

2

生产技术

目前，NMN的合成方法主要有化学合成、酶法合成和生物合成三种途径。化学合成NMN需要先合成烟酰胺核苷，通常从核糖衍生物和烟酸衍生物开始，成本高、环境污染严重；酶法合成效率较高，但存在操作复杂、成本高等缺陷；生物发酵法是利用细胞将底物转化为特定产物的过程，由于减少了传统酶催化细胞裂解和蛋白质浓缩等步骤，因此具有选择性高、催化活性强、成本效益高等独特优势。据2021年研究报道，以烟酰胺和葡萄糖为底物，发酵法生产NMN最高产量为6.79g/L。目前发酵液中NMN产品浓度较低，严重阻碍了发酵法合成NMN技术的产业化。因此，亟需开发一种更高效的NMN生物发酵合成工艺。

3

技术内容

为解决上述问题，此技术建立了以NR和ATP为底物，通过NRK一步法直接转化为NMN的全细胞合成体系，同时引入ATP再生系统以实现ADP到ATP再生，并通过发酵条件的优化使NMN产量达11 .81g/L。此技术构建的基于E .coli BL21(DE3)-pET28a-NRK、E .coli BL21(DE3)-pET28a-PPK的全细胞双菌耦合发酵体系，实现了基于工程菌E .coli BL21(DE3)-pET28a-PPK的ATP再生系统在E .coli BL21(DE3)-pET28a-NRK合成NMN中的应用。该双菌耦合发酵系统可以通过ATP循环再生实现ATP持续供给，降低了整个发酵体系的生产成本，实现烟酰胺核糖到烟酰胺单核苷酸的连续化合成。

全细胞双菌耦合发酵体系不仅减少了传统酶催化过程破碎、提取、纯化等步骤所需要的成本，而且用更便宜的材料Poly-P将ADP磷酸化为ATP，实现ATP的循环，减少了对外源ATP的需求量，使生产成本大大降低，且双菌株优化后的NMN发酵产量达11 .81g/L，这是目前发酵法合成NMN的最高产量报道，比2021年日本报道的6 .79g/L高出了73.93％。

图1 重组质粒构建

图2 NRK合成NMN的产物鉴定分析

图3 PPK合成ATP的产物鉴定分析

图4 不同工程菌对NMN合成的影响

图5 不同诱导条件对诱导效果的影响

图6 通透性处理对NMN合成的影响

图7 不同因素对NMN合成的影响

图8 耦合发酵对NMN产量的影响

图9 不同因素对耦合发酵产NMN的影响

原文详细链接：https://mp.weixin.qq.com/s/op7fKAYFFPzrS_g1DgLQeA

原料二：PQQ

1

抗衰老作用

在各种抗衰老成分中，PQQ独特的抗衰老机制让它备受关注。在生物的抗衰老过程中，起关键作用的有两大元素：保护并修复线粒体，以及清除自由基。线粒体被喻为我们体内的能源工厂，随着年龄的增长，线粒体的数量和功能会逐渐下降，导致机体老化。PQQ能够促进线粒体的生成和修复，延缓机体老化的过程。自由基是导致我们体内多种疾病的“元凶”，而PQQ则具有强大的自由基清除能力，从而发挥卓越的抗衰老功效。

2

生产技术

目前，PQQ的制备方法主要有微生物发酵和化学合成方法。已报道的PQQ化学合成方法需要经过十步以上的反应才能获得，产率低，并且需要使用大量有毒试剂和重金属催化剂，对环境破坏比较大。发酵法生产制备生物活性物质是目前国内外公认的绿色环保获取生物医药原料的方法。但是，吡咯喹啉醌属于基因转录翻译后多肽经修饰生成的产物，受基因转录控制、修饰反应限速等因素影响，与其他发酵精细化工产品相比，PQQ发酵产物浓度仍然较低。另外，由于PQQ强极性、水溶性、发酵液成分复杂的特点，常规天然产物分离纯化手段只适用于中等极性脂溶性化合物分离。因此，从发酵液中分离纯化PQQ难度加大，产业化开发PQQ必须解决分离纯化技术难题。

3

技术内容

针对现有技术的不足，此技术的目的是提供一种利用超分子溶剂萃取法分离纯化PQQ的方法。此技术中的超分子溶剂萃取法，有效克服了传统有机溶剂物理萃取法对水溶性成分PQQ萃取率低的不足，利用超分子溶剂从发酵液中萃取富集PQQ，而制备得到高纯度的PQQ。所用的超分子萃取剂由季铵型阳离子表面活性剂、烷烃和烷醇通过超分子自组装而形成。基于PQQ羧酸基团与阳离子表面活性剂之间的离子对络合作用，以及表面活性剂上苄基与PQQ吡咯环的π-π络合作用，该超分子萃取剂从发酵液中高效、高选择性地萃取PQQ。

此技术基于对PQQ结构特异性的认知，构建了针对PQQ结构的特定超分子溶剂。该超分子溶剂是由两亲性化合物通过溶剂中分子间非共价键的相互作用和自组装过程，形成一种具有纳米结构的液体。首先，具有两亲性质的化合物（如两亲分子单体）在两亲性结构/浓度的诱导下自组装形成两亲性聚集体的胶束液滴（或胶体溶液）；然后，这些单个胶束液滴在疏水作用下聚集形成更大的凝聚体；最后，在外界环境条件诱导（如pH、温度、电解质、溶剂）作用下，形成不溶于水的纳米尺度的凝聚体与水相分离，形成超分子溶剂，即不溶于水的正向胶束、反向胶束、及囊泡。根据两亲分子及分散剂或有机溶剂种类的不同，超分子溶剂有的在水相上层，有的在水相下层。因超分子溶剂为纳米状态，因此与萃取液接触面积大，传质效率和萃取效率都较高。然后利用溶剂的摆动效应，用氯化钠盐溶液进行反萃取，从而实现萃取剂的再生过程，可以减少溶剂损耗，且操作相对简单，分离效率高，其中PQQ产率在90％以上，纯度可达97％，均高于常规分离纯化方法（产率低于70％，纯度低于80％），且成本低、污染少，便于快速连续操作，可应用于PQQ的工业化生产。

图1 超分子溶剂对PQQ的多向络合作用原理图

图2 超分子溶剂的自组装过程原理图

图3 PQQ的紫外光谱图

图4 HPLC分析结果图

原文详细链接：https://mp.weixin.qq.com/s/pihaUQMZiBIl-L-QHnWNsg

原料三：神经酸

1

抗衰老作用

大脑中的氧化应激诱导细胞损伤和死亡，导致多种神经退行性疾病，包括阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等疾病。神经酸缺乏会导致记忆力减退、AD以及更严重的脑部疾病，如脑卒中后遗症、脑萎缩等。研究人员发现神经酸对６-羟基多巴胺（６-OHDA）诱导的PD（大鼠嗜铬细胞瘤PC-12）细胞模型的神经保护作用，发现６-OHDA处理之前用神经酸处理，细胞活力显著增加，而且在神经酸预处理细胞中的MDA水平降低，表明该组细胞氧化应激降低，证明神经酸有助于中枢神经系统疾病的治疗。

2

生产技术

神经酸独特的保健作用对人体健康具有重要意义，但人体细胞很难合成神经酸，主要依赖外源摄入。目前，神经酸的获得主要依靠直接提取法和化学合成法。神经酸的化学合成自20世纪30年代就已实现，虽然不断改进但此种方法得率低且产物难提纯，至今未能实现工业化生产。虽然采用植物基因工程的方法，可在油料作物中实现大量积累神经酸的目的。但是有限的植物资源由于其对生长条件要求苛刻，无法像油菜等农作物那样可高效产油脂或实现大规模广泛的种植。即油料作物相对于微生物细胞而言，具有生长速度慢、占用耕地等缺点。因此采用微生物高产神经酸更具有可行性，而高产油脂的酵母是最好的宿主选择之一。

3

技术内容

针对现有技术的不足，该技术提供了一条绿色经济、可持续发展的神经酸生产方法。该方法提供了一种高产神经酸的基因工程菌株，该基因工程菌株通过发酵可以稳定的高效合成富含神经酸的油脂。

该技术中的工程菌株以圆红冬孢酵母为出发菌株，异源表达不同底物偏好性的脂肪酸延伸酶复合物中的KCS酶；过表达脂肪酸延伸酶复合物中的KCR、HCD和ECR酶，以及苹果酸酶ME1。最终，该技术中构建的高产神经酸的菌株，在50L发酵罐水平上实施分批补料发酵，油脂和神经酸滴度分别达到73.7 g/L和35.4 g/L，该水平为当前所有文献报道中的最高发酵水平。

这项技术首次通过在产油微生物中过表达FAE中的KCR、HCD和ECR，强化FAE途径；过表达ME1基因提升胞质内NADPH供给；并结合各KCS的组合表达，实现了重组菌株高产神经酸的目的，具有潜在的工业化生产价值。

图1 摇瓶发酵后NA0315菌株的脂肪酸组成含量占比

图2 发酵过程曲线

原文详细链接：https://mp.weixin.qq.com/s/gqDh7qFZHZ8FobfeDPNgbw

*提醒：FFL免费对企业提供技术对接。文章仅供参考，如有不当，欢迎留言指正和交流。且读者不应该在缺乏具体的专业建议的情况下，擅自根据文章内容采取行动，因此导致的损失，本运营方不负责。如文章涉及侵权或不愿我平台发布，请联系处理。

-END-

【未来食品实验室】国内专注于农业食品领域的“科技创新增长服务”平台，由连界创新（839190）主发起，并与连界启辰资本、产业生态合作伙伴共建。平台依托“创战略”研究理念，以“创新技术”、“资本”为核心，通过共建联合实验室、科研成果转化与产业应用对接、农业食品科技孵化营、孵化基金投资等多种方式，打破传统业务场景与新技术应用的壁垒，高效且深度链接科研专家、产业公司与政府园区，帮助科学家提升科研成果的商业价值，同时为产业公司与政府园区提供完整的科研技术孵化以及创新生态解决方案，以此推动行业发展。

【连界创新】国内专注于产业发展的“创新增长服务”平台，通过为创新力量对接产业应用场景，为传统产业升级匹配创新技术，打破传统业务场景与新技术应用的壁垒，助力产业创新发展。通过“创战略”研究理念，从产业生态位、资本位、人才位三大视角出发，为产业会员提供创新增长整体解决方案，涵盖创新战略咨询、创新孵化/加速运营、创新生态组织搭建等服务内容，现已发展60+上市公司和产业龙头会员。连界创新飞地位于北京市朝阳区东外56号，园区建筑面积近2万平方米，地处北京中心城区东城和朝阳交界处。连界创新飞地囊括智慧办公空间、创新书店、演播大厅、产业活动为一体，形成推进创新要素跨领域协同、资产要素市场化改革、人才要素汇集流转的全新模式。

【连界启辰资本】致力于以创新赋能传统产业，以“FOF母基金+CVC直投”的方式，关注以“材料、生物、信息、能源”等底层技术驱动的高成长项目和一流的股权投资基金。目前已与IDG、明势资本、鋆昊资本、浙大联创、千乘资本、华翊资本、辰德资本、雅惠投资、星陀资本等一流的股权投资基金深度合作，覆盖了澜起科技、君实生物、良品铺子、珠海冠宇、微创机器人、微电生理等十余家上市公司及特斯联、天云数据、爱斯达航天、江小白、新瑞鹏等数百个高成长项目；也直接投资了摩方精密、艾博生物、南京贝迪、飞骧科技、国科天成、雪川农业等高成长项目。同时，连界启辰资本和上市公司共同发起了产业生态早期投资基金CVC，围绕上市公司的第二增长曲线和产业优势资源做创新布局和项目孵化。 

对农业食品科技创新感兴趣的投资人、创新企业、产业公司，欢迎联系未来食品实验室负责人李朋强。