基本信息
- 项目名称：
- 一种虫草金属硫蛋白的生产方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 金属硫蛋白是一种分子量较小、富含半胱氨酸的非酶蛋白质，在生物制药、保健品及化妆品等领域有广泛用途。本项目研究开发了一种以虫草为原料生产金属硫蛋白的方法，首先在发酵液中添加适量浓度的Zn++，利用液体深层发酵技术大规模发酵培养虫草菌丝体，诱导菌丝体产生大量的金属硫蛋白，然后收集菌丝体，经分离纯化获得金属硫蛋白。本项技术具有可连续批量、工业规模化生产，培养周期短，成本低，效益高的特点。
- 详细介绍：
- 金属硫蛋白含有丰富的巯基，能螯合大量金属离子，具有超强清除自由基、解除毒素、防止细胞癌变等功能。自1977年-2005年已专门召开五次国际专题会议，其结构、功能已取得了巨大的成就，但由于其材料来源有限，提取工艺复杂，未得到广泛使用。本项目研究开发了一种利用现代生物工程技术，通过发酵虫草属真菌（同时添加适量Zn++诱导）得到其菌丝体并通过生物化学手段分离纯化得到金属硫蛋白的方法。本发明与已有技术相比，具有培养周期短、成本低、效益高等特点，且消除了动物来源的生化制品有传染疾病的潜在隐患并可实现工业规模化生产。由虫草生产的金属硫蛋白可广泛应用于生物医药、保健品和化妆品等领域。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1 作品发明的目的： 随着对金属硫蛋白(MT)结构、功能等研究的深入，其用途日益扩大，对其需求量也越来越大。目前国内仅有几家生产MT的厂家，主要从兔肝中提取，由于MT原料需求特别，且生产工艺复杂，导致目前MT产量不大且价格昂贵。所以迄今为止一直缺乏一种高产量、低成本、安全性高、适宜于规模化生产MT的技术和方法。 2 基本思路： 本实验室在对虫草属真菌的长期研究中发现，一些虫草属真菌对于锌离子和锰离子有超强耐性和富集特性。我们进一步研究发现，虫草真菌对于锌、锰的解毒机制之一是诱导产生了大量的金属硫蛋白，来螯合胞内游离的锌、锰离子。经测定，菌丝体中金属硫蛋白的含量远高于兔肝中诱导产生的金属硫蛋白的量。 3 项目创新点 本项目解决了金属硫蛋白的生产源问题，以液态深层发酵法生产金属硫蛋白，比起兔肝法生产工艺，具有易于工业化、生产周期短、成本低、无动物制品的潜在传染疾病危险等优势。 4 技术关键与主要技术指标 4.1技术关键：高产MT菌株的选育与MT分离纯化工艺的探究。 4.2 主要技术指标： 1、选育出2株MT产生能力高、易培养的蛹虫草菌株和九州虫草菌株。 2、通过培养条件优化，获得了摇瓶培养产生MT的最佳参数组合。 3、发酵罐放大实验。完成了20L罐规模进行放大实验。 4、菌丝体中金属硫蛋白的产量达到养兔法生产兔肝中金属硫蛋白产量的4倍以上。 5、金属硫蛋白提取率85%以上，纯度达到90%以上。 6、得到了适于分离虫草属真菌金属硫蛋白的生产工艺。
科学性、先进性
- 虫草属真菌产生金属硫蛋白的高能力，可以解决金属硫蛋白产生源的问题。虫草菌丝体可利用液体深层发酵工艺，实现大规模工业化生产金属硫蛋白。本发明具有生产周期短，金属硫蛋白产率高，生产成本低的优点。 同已有技术相比生产金属硫蛋白具有周期短，产率高（菌丝体中金属硫蛋白的产量达到养兔法生产兔肝中金属硫蛋白产量的4倍以上）；并解决了原有技术用动物成本高、来源少的难题；不受自然条件的影响。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 技术所有权有偿转让，合作开发
作品可展示的形式
- 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目研究开发了一种以虫草金属硫蛋白的方法，首先在发酵液中添加适量浓度的硫酸锌，利用液态深层发酵法诱导菌丝体产生大量的金属硫蛋白,然后收集菌丝体，经分离纯化获得金属硫蛋白。本项技术具有可连续批量、工业规模化生产，培养周期短，成本低，效益高的特点。 金属硫蛋白具有超强的清除自由基的能力，已被用于化妆品、保健品和医药等领域。本发明大大降低了生产成本，金属硫蛋白的使用有望能得到推广。 目前国内仅有几家生产MT的厂家，主要从兔肝中提取，由于MT原料需求特别，且生产工艺复杂，目前MT产量不大，价格昂贵。在国际市场上，金属硫蛋白每毫克售价高达66美元，在国内售价10-15元/mg，具有极为广阔的市场空间与利润空间。 过去的四年中MT每年的产量呈二位数增长幅度，而这个增长幅度远远不能满足MT市场需求量的增长幅度。根据MT在化妆品、保健品和新医药等三个领域的应用发展情况，近期内需求为每年1100-1500Kg，中长期考虑需求量为每年6000Kg左右。该产品需求量极大，有几十亿元的市场空间。
同类课题研究水平概述
- 自金属硫蛋白1957年发现以来,世界上已先后召开了五次金属硫蛋白国际专题会议，关于其结构及生物学功能的探究已取得了丰硕的成果，其具有清除体内自由基、防止机体衰老；解除重金属毒素；参与微量元素储存、运输和代谢；增强人体对各种不良状态的适应能力；锌元素贮存库；防止细胞癌变；抗辐射；护肤美容（功效是SOD的1000—10000倍）等功能。 由于MT有超强的清除自由基能力，富MT的化妆品将会比富SOD的同类产品具有更好的美容效果及抗辐射作用，同时用MT生产的药物或保健品将会非常有效地增强机体的应激反应和抵抗力，为心血管疾病、糖尿病的治疗提供一种新的途径。在肿瘤预防和治疗中，MT可抵抗重金属和烷化剂的致癌、致突变作用。随着人们对MT研究的深入，用MT治疗肿瘤可望成为一种有效手段。因此,MT具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。 现在关于金属硫蛋白的结构，功能研究已取得了丰硕的成果，但其生产源问题一直没有得到解决。目前国际上仅有几家生产MT的厂家，主要从兔肝和转基因工程菌中提取，由于MT原料需求特别，且生产工艺复杂，目前MT产量不大，价格昂贵。在国际市场上，金属硫蛋白每毫克售价高达66美元，在国内售价10-15元/mg(纯度低,非医药用)。因此金属硫蛋白的大规模工业化生产具有良好的社会效应和巨大的经济效应。
