认识： 热核生物反应器

微生物对人类生活影响巨大，随着生物技术在分子生物学、医药等领域的快速发展，利用生物发酵、生物提取分离、酶工程、基因工程等技术，为化妆品领域提供高效、安全的功效活性原料成分已经成为未来发展的方向之一。

今天，我们来认识一个基于特殊微生物构建的新型代谢、加工技术平台——热核生物反应器。

核心菌种 — 嗜热栖热菌
嗜热栖热菌是一种起源于30亿年前的古生菌，其生存环境极端恶劣。
按照耐热程度，嗜热微生物分为耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌和超嗜热菌5大类群，生长温度在30℃～110℃之间。

1981年，Stetter 分离得到第一株极端嗜热微生物，即炽热甲烷嗜热（Methanothermus fervidus），其最适生长温度为82℃，最高生长温度为 97℃。另外，极端嗜热古生菌 Pyrolobus fumarii 的最高生长温度可达113℃。

正基于此，学界对嗜热栖热菌的研究从未间断。其中，最具有代表性的是1993年诺贝尔奖得主凯利•穆利斯（Kary Banks Mullis），通过研究嗜热栖热菌中的Taq DNA聚合酶（70℃以上，仍保持生物活性），发明了聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction），成功实现了体外扩增DNA片段，奠定了现代分子生物学基础。

3大优势：定向表达、高温应激、“细胞工厂”
1、定向表达（见表1）
“热核生物反应器”技术平台采用的嗜热栖热菌属于极端嗜热菌的一种，最高耐受温度110℃左右，经过研发团队的不断改造和优化，逐渐确立了其在生长条件、代谢通路等方面的特点和优势，尤其是在某些物质成分的定向表达方面，在工业化生产应用中与传统微生物相比具有鲜明特色。

2、高温应激-特异生成活性成分
嗜热菌具有超强的温度适应调节机制，当环境温度改变时，前后转录组水平会发生变化，使得体内相关基因表达、膜转运、信号转导、转录调控和蛋白折叠等也随之改变。基于此，通过“高温应激发酵技术”，嗜热栖热菌在濒临生存极限的培养条件下，会产生“自我应激反应”，特异性生成某些物质成分（如多聚氨基酸、天然多胺、热休克蛋白等），来保护自己，而这些成分往往具有优异的修护功效。

同时，生物分子的热稳定性，很大程度取决了生物生长的上限温度。嗜热栖热菌经过特殊高温发酵产生的分子马达（ATP合成酶）、热休克蛋白、转运蛋白、还原型谷胱甘肽等成分不仅数量庞大且更稳定。

3、“细胞工厂”新思路
提取效率、溶解性和生物利用度一直是当前天然产物开发应用面临的主要问题，通过微生物细胞代谢来解决传统植物提取过程带来的不足，是一种新思路。

一方面，嗜热栖热菌高温发酵代谢产生的蛋白酶、脱氢酶、淀粉酶等，凭借突出的耐热性能，已经在生产应用中展示出了极大价值，而且高温对于大部分植物来说，已经具备提取的前提，正如传统溶剂法提取方式（包括浸渍法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法等）一样；另一方面，嗜热栖热菌独特的代谢机制，也拓宽了生物加工应用范围，对于植物天然产物的后修饰，起到了关键作用。比如，嗜热栖热菌体内DNA损伤修护调节机制，具有快速、准确启动的特点，修护种类也较为复杂，包括：双链断裂(DSB)修复、失匹配修复(MMR)、核糖核苷酸切除修复(RER)、碱基切除修复(BER)等。

综上，凭借嗜热栖热菌“细胞工厂”的作用，或可为中国传统植物开发研究，以及化妆品功效活性物的开发应用，提供一个新方向。

来源：优玛达 鲁阳辉

来源：荣格-《国际个人护理品生产商情》

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