上个世纪60年代,科学家们在人参等五加科植物(包括西洋参、三七等)中提取出了一种活性成分——人参皂苷,并且发现人参皂苷便是这类植物功效的主要活性物质。

值得一提的是,人参皂苷经过转化后的次级代谢产物具有更强的生物活性,而这种次级代谢产物称之为稀有人参皂苷。其中Rh2和Rg3在人参自然状态下含量极少,且具有良好的活性和吸收利用率,因此在稀有单体中是最受欢迎的。

人参皂苷的市场规模和发展趋势

中国是世界上最大的基于稀有人参皂苷技术的功能性食品市场。按零售额统计,中国基于稀有人参皂苷技术的功能性食品的销售额从2017年的4.06亿元增至2021年的6.45亿元,复合年增长率为12.3%,并预计将以更高的复合年增长率16.1%进一步增至2027年的15.61亿元。

早在上世纪60年代到80年代,科学家们就陆续发现了人参皂苷的抗癌作用,经过多年研究,人们发现人参皂苷还具有改善心肌缺血[1]、抗子宫内膜异位症[2]、抗过敏[3]、调节免疫活性[4]、抗辐射[5]、抗哮喘[6]、抗抑郁[7]等多项药理活性,也正是因为这些效用,人参及其提取物越来越活跃在市场的各个领域。

而在当今社会,随着Z世代群体逐渐形成社会消费主力军,健康养生已不再是中老年人独有的标配,新成长起来的Z世代青年,正在用自己的风格立起全新的时尚养生模式,而不是仅仅局限于保健食品领域,这也让人参皂苷迎来了新的发展机遇,在饮料、酒类、零食、日化等多个领域跨出新的一步。

邦泰生物用合成生物学技术合成人参皂苷

当人参皂苷应用的领域逐渐拓宽的时候,市场需求也日益增加,而生产效率则成为市场供求相应的关键因素,影响生产效率的因素中,生产技术是非常重要的一部分。

目前市面上人参皂苷的生产技术主要以传统的植物提取法为主,这类制备方法依赖于人参皂苷资源的供给。由于人参皂苷在人参和西洋参中含量很低,稀有人参皂苷含量更是仅有万分之一,有限的天然资源难以满足日益增长的医药及研发需求,而且长期依靠采集野生资源作为药源,必然导致天然资源的枯竭,严重破坏生态平衡。而人工种植人参、西洋参需要4～15年的生长栽培周期,又面临农药残留、重金属污染及品种退化等问题,这些都是大规模推广种植的制约因素。

而在近几年,利用合成生物学合成人参皂苷的技术越来越受到重视。合成生物学被誉为改变人类未来的关键性技术之一。近年来,全球研究人员在植物天然产物的合成生物学领域取得了多项成果。

屠呦呦从中药典籍中获得灵感发现抗疟疾药物青蒿素,挽救了全球数百万疟疾患者。然而在国内,传统植物提取却未能实现青蒿素的产业化,由美国Amyris公司通过在酿酒酵母中构建青蒿酸合成了青蒿素,实现了合成生物学在青蒿素规模化应用的巨大商业价值。

人参皂苷也是如此,在面对传统植提含量低、周期长、效率低、成本高等劣势的情况下,合成生物生产人参皂苷的技术应运而生。邦泰生物自2017年至今在人参皂苷的纯化方法、酶催化合成方法、制备方法上拥有6项专利,其中授权专利3项,PCT国际专利3项,并在2019年实现了人参皂苷酶法量产。这种技术相较于传统植提更便于体外操作、条件温和、反应周期短,极易放大,非常适用于工业化生产。

邦泰生物坚持自主创新,距今累计申请国内国际发明专利160余项,先后承担了多项省级和市级重点科技项目,创立全国首家、广东省唯一的省级辅酶工程技术研究中心。

邦泰生物首席科学家张琦博士表示,未来,邦泰生物将继续保持对研发创新的持续性投入,利用自身的研发经验及产业化优势,助推前沿科学理论及生物技术在合成生物学领域的应用,不断拓展产品边界,打造系列产品平台,为人类创造更加健康美好的生活。

相关文献:

[1]周芹,王晞,王龙.人参皂苷 Rh2 对高脂膳食大鼠心肌缺血再灌注时内皮祖细胞的影响[J].实用药物与临床,2016,19(1):1-6.

[2]盛磊,郝友芳.人参皂苷 Rh2 抑制实验性大鼠子宫异位内膜增殖及其作用机制的探讨[J].中国药理学通报,2013,29(5):718-722.

[3]Park E.人参皂苷 Rh2抗过敏活性[J].国外医学·中药分册,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]王振华,赵卫平.人参皂苷Rh2对小鼠 X射线辐射损伤的防护作用[J].中华放射医学与防护杂志,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.