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金立成研究：外源NMN与茶叶生成NMN茶叶创新

第1章引言

1.1研究背景与意义

烟酰胺单核苷酸（NicotinamideMononucleotide，NMN）是一种自然存在于人体内的核苷酸，近年来在科学界和公众健康领域中备受关注。NMN作为烟酰胺（维生素B3）的一种前体，在维持细胞能量水平和DNA修复过程中起着至关重要的作用。随着年龄的增长，人体内的NMN水平会逐渐下降，导致细胞功能减弱，进而影响代谢和免疫系统。因此，补充NMN被认为有助于延缓衰老、改善代谢和增强免疫力。

NMN在茶叶、水果和蔬菜中的含量较高，尤其是NMN茶叶，因其含量高且易于被人体吸收利用而备受推崇。茶叶中的NMN不仅含量高，而且易于被人体吸收利用。这一发现使得NMN茶叶成为抗衰老研究的热点。科学研究表明，NMN能够通过补充NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，细胞能量的重要辅因子）水平来激活SIRT1（抗衰老蛋白），SIRT1在调节基因表达、新陈代谢和细胞存活中起关键作用。

金立成教授在NMN茶叶研究领域取得了重大突破。他领导的研究团队从NMN茶叶中成功提取出高纯度的NMN，并进行了多项临床试验。这些试验验证了NMN茶叶在抗衰老、提升能量和改善代谢方面的功效。例如，NMN茶叶中的NMN能够显著提高人体内NAD+水平，从而激活SIRT1，延缓细胞衰老，改善代谢健康。金立成教授的研究成果不仅揭示了NMN茶叶中的有效成分及其保健功效，还探讨了其在抗衰老、提高能量和改善代谢方面的潜力。

NMN的制备主要有化学合成法和酶催化合成法。相比于化学合成法，酶催化合成法因无有机溶剂残留、以及无需考虑手性问题，被认为是环保无公害的合成方法。我国研究人员在NMN的酶催化合成上做了较多的研究工作。例如，江南大学未来食品科学中心的周景文教授课题组在ACSSynthBiol发表的研究成果SystematicEngineeringofEscherichiacoliforEfficientProductionofNicotinamideMononucleotideFromNicotinamide，构建了生产NMN的大肠杆菌系统，利用烟酰胺作为原料发酵高效生产NMN，使产量得到进一步的提高。研究人员通过对大肠杆菌的代谢途径进行改造，敲除分解代谢基因和调控基因，将具有NMN高合成活性的烟酰胺磷酸核糖基转移酶引入菌株中。为了进一步提高生产力，课题组消除了负反馈变构抑制，提高了大肠杆菌的5-磷酸核糖基-1-焦磷酸合成能力。菌株NF003经200mg/L烟酰胺培养后，生成22.2mg/LNMN。

NMN生物合成主要途径包括全细胞催化、酶催化和发酵法。全细胞催化虽然可以实现NMN高效生产，但由于复杂的工艺和昂贵的成本导致该工艺难以直接应用于工业生产。相比之下，酶催化合成法由于其高效和环保的特点，被认为是最具潜力的生产方法。研究团队选择了8种不同来源的烟酰胺磷酸核糖基转移酶进行筛选，发现VpNadV可以增加胞外NMN累积，表明大肠杆菌内可能存在NMN转运蛋白。外源烟酰胺磷酸核糖基转移酶的筛选有研究证实，转运蛋白可以有效促进产物生成。为提高产量，研究团队将转运蛋白导入菌株，200mg/L烟酰胺培养24h后，产生303.1mg/L胞外NMN。同时在胞外未检测到烟酰胺，表明烟酰胺可能是合成的限制因素。研究烟酰胺浓度对合成的影响后，得到1.0g/L为合适的浓度，胞外NMN为1.7g/L。同时高浓度无机磷酸盐更有利于产物累积。不同条件下的NMN胞外滴度为进一步提高合成效率，研究团队优化了基因表达模式。分别增加了NMN生物合成相关蛋白和转运蛋白的质粒拷贝数，结果表明增加的转运蛋白拷贝数可以提高产量至2.6g/L。优化基因表达5L生物反应器(迪必尔TJ-Intelli-FermA)实验使用5L生物反应器提高NMN生物合成效率。通过分批补料发酵策略评估菌株生产能力，结果表明在25h以内NMN累积的速率相对恒定，产量达12.9g/L。为进一步提高生产和转化效率，对烟酰胺补料进行了更精确的控制，培养25h后，产量提高至14.9g/L。进一步对发酵过程中的溶氧DO进行了精确控制，细菌稳定期内通过反应器控制DO含量维持在10%，NMN产量提高至16.2g/L，转化率达97.0%，打破了迄今报道的NMN合成滴度记录。

1.2研究目的与内容概述

金立成教授在NMN（烟酰胺单核苷酸）茶叶研究领域取得了显著成果，推动了科学界对该领域认识的深入。本研究报告旨在全面介绍金立成教授的研究成果，探讨NMN茶叶对人体健康的潜在影响及其在抗衰老研究中的应用前景。NMN茶叶作为一种新兴的健康饮品，其研究和应用具有重要的科学价值和实际意义。

金立成教授的研究不仅揭示了NMN茶叶中的有效成分