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上個世紀60年代,科學家們在人參等五加科植物(包括西洋參、三七等)中提取出了一種活性成分——人參皂苷,并且發現人參皂苷便是這類植物功效的主要活性物質。

值得一提的是,人參皂苷經過轉化后的次級代謝產物具有更強的生物活性,而這種次級代謝產物稱之為稀有人參皂苷。其中Rh2和Rg3在人參自然狀態下含量極少,且具有良好的活性和吸收利用率,因此在稀有單體中是最受歡迎的。

人參皂苷的市場規模和發展趨勢

中國是世界上最大的基于稀有人參皂苷技術的功能性食品市場。按零售額統計,中國基于稀有人參皂苷技術的功能性食品的銷售額從2017年的4.06億元增至2021年的6.45億元,復合年增長率為12.3%,并預計將以更高的復合年增長率16.1%進一步增至2027年的15.61億元。

早在上世紀60年代到80年代,科學家們就陸續發現了人參皂苷的抗癌作用,經過多年研究,人們發現人參皂苷還具有改善心肌缺血[1]、抗子宮內膜異位癥[2]、抗過敏[3]、調節免疫活性[4]、抗輻射[5]、抗哮喘[6]、抗抑郁[7]等多項藥理活性,也正是因為這些效用,人參及其提取物越來越活躍在市場的各個領域。

而在當今社會,隨著Z世代群體逐漸形成社會消費主力軍,健康養生已不再是中老年人獨有的標配,新成長起來的Z世代青年,正在用自己的風格立起全新的時尚養生模式,而不是僅僅局限于保健食品領域,這也讓人參皂苷迎來了新的發展機遇,在飲料、酒類、零食、日化等多個領域跨出新的一步。

邦泰生物用合成生物學技術合成人參皂苷

當人參皂苷應用的領域逐漸拓寬的時候,市場需求也日益增加,而生產效率則成為市場供求相應的關鍵因素,影響生產效率的因素中,生產技術是非常重要的一部分。

目前市面上人參皂苷的生產技術主要以傳統的植物提取法為主,這類制備方法依賴于人參皂苷資源的供給。由于人參皂苷在人參和西洋參中含量很低,稀有人參皂苷含量更是僅有萬分之一,有限的天然資源難以滿足日益增長的醫藥及研發需求,而且長期依靠采集野生資源作為藥源,必然導致天然資源的枯竭,嚴重破壞生態平衡。而人工種植人參、西洋參需要4～15年的生長栽培周期,又面臨農藥殘留、重金屬污染及品種退化等問題,這些都是大規模推廣種植的制約因素。

而在近幾年,利用合成生物學合成人參皂苷的技術越來越受到重視。合成生物學被譽為改變人類未來的關鍵性技術之一。近年來,全球研究人員在植物天然產物的合成生物學領域取得了多項成果。

屠呦呦從中藥典籍中獲得靈感發現抗瘧疾藥物青蒿素,挽救了全球數百萬瘧疾患者。然而在國內,傳統植物提取卻未能實現青蒿素的產業化,由美國Amyris公司通過在釀酒酵母中構建青蒿酸合成了青蒿素,實現了合成生物學在青蒿素規模化應用的巨大商業價值。

人參皂苷也是如此,在面對傳統植提含量低、周期長、效率低、成本高等劣勢的情況下,合成生物生產人參皂苷的技術應運而生。邦泰生物自2017年至今在人參皂苷的純化方法、酶催化合成方法、制備方法上擁有6項專利,其中授權專利3項,PCT國際專利3項,并在2019年實現了人參皂苷酶法量產。這種技術相較于傳統植提更便于體外操作、條件溫和、反應周期短,極易放大,非常適用于工業化生產。

邦泰生物堅持自主創新,距今累計申請國內國際發明專利160余項,先后承擔了多項省級和市級重點科技項目,創立全國首家、廣東省唯一的省級輔酶工程技術研究中心。

邦泰生物首席科學家張琦博士表示,未來,邦泰生物將繼續保持對研發創新的持續性投入,利用自身的研發經驗及產業化優勢,助推前沿科學理論及生物技術在合成生物學領域的應用,不斷拓展產品邊界,打造系列產品平臺,為人類創造更加健康美好的生活。

相關文獻:

[1]周芹,王晞,王龍.人參皂苷 Rh2 對高脂膳食大鼠心肌缺血再灌注時內皮祖細胞的影響[J].實用藥物與臨床,2016,19(1):1-6.

[2]盛磊,郝友芳.人參皂苷 Rh2 抑制實驗性大鼠子宮異位內膜增殖及其作用機制的探討[J].中國藥理學通報,2013,29(5):718-722.

[3]Park E.人參皂苷 Rh2抗過敏活性[J].國外醫學·中藥分冊,2005,27(1):35-36.

[4]Jin ZH, Qiu W, Liu H, Jiang XH, Wang L. Enhancement of oral bioavailability and immune response of Ginsenoside Rh2 by co-administration with piperine. Chin J Nat Med. 2018 Feb;16(2):143-149.

[5]王振華,趙衛平.人參皂苷Rh2對小鼠 X射線輻射損傷的防護作用[J].中華放射醫學與防護雜志,2010,30(2):143-146.

[6]Li LC, Piao HM, Zheng MY, Lin ZH, Choi YH, Yan GH. Ginsenoside Rh2 attenuates allergic airway inflammation by modulating nuclear factor-κB activation in a murine model of asthma. Mol Med Rep. 2015 Nov;12(5):6946-54.

[7]Shi LS, Ji CH, Liu Y, Gu JH, Tang WQ, Zhang W, Guan W. Ginsenoside Rh2 administration produces crucial antidepressant-like effects in a CUMS-induced mice model of depression. Brain Behav. 2022 Aug;12(8):e2705.

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