近代物理所药用植物杜仲水解液研究获新发现
中国科学院近代物理研究所科研人员利用兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的12C6+重离子束，研究药用植物杜仲 (Eucommia ulmoide Oliv) 水解液用于梭菌突变体代谢生物酸获得新发现。
梭菌属 (Clostridium) 是生产生物酸的菌属之一，研究表明可以利用葡萄糖、纤维二糖、木糖、阿拉伯糖等多种碳源物质进行产酸代谢。然而，代谢产物不单一，降低了整个代谢过程的效率。到目前为止，经典代谢工程直接基因代谢的结果与人们想象的相去甚远。
近代物理所科研人员研究发现，通过12C6+重离子束非定向性辐照梭菌，导致宿主细胞能荷水平降低、细胞生长加快，糖代谢增强，ATP周转速率增加，从而增加了NADH供给，使得代谢应答周期缩短，生物酸得率提高。这一研究结果表明，碳离子束非定向性辐照可以刺激触发梭菌产酸期到产溶剂期转变的信号。随后，研究人员通过多个层次系统成功筛选出功能获得性突变体，并利用中医药材杜仲水解液进行了突变体代谢生物酸的探索。
药用杜仲是杜仲科杜仲属植物，含有15 种木脂素和木脂素甙类(Lignon glycoside) 以及10 种环烯醚萜类 (Iridoids) 等生物活性成分。现代药理学研究证实，杜仲具有保护和增强人体健康的功效。目前国内外众多学者对杜仲的研究和关注日渐升温，但综合利用中医药材杜仲水解液用于梭菌生产生物酸的研究尚属空白。
如所周知，苷键具有缩醛结构，易为稀酸催化水解。水解反应时苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型中间体，在水中溶剂化而成糖。研究人员依照糖类的这种水解原理，发现杜仲在蒸煮过程中产生废水，主要成分为苷类化合物；水解苷类化合物，可使苷类化合物的糖基部分或全部去掉，从而转化生成次生低糖基苷或苷元。整个制备过程操作简单安全，适合大批量生产，对皂苷破坏小且无污染，可为梭菌突变体生产生物酸提供大量的碳源物质。
研究结果表明，在酸（1.5％ H2SO4）预处理并高压灭菌60 min的条件下，得到的杜仲水解液有利于梭菌突变体代谢生物酸。
这项研究打破了药用杜仲只能作为中医药材的传统观念，为这一宝贵资源用于梭菌同类型的高效综合开发提供了新的技术支撑。
该研究得到中科院“百人计划 ”与“国家自然科学基金项目”的资金支持。
研究成果在Bioresource Technology 2014, 161: 221–229发表。
图1 不同预处理杜仲对于梭菌突变体生产生物酸的影响：（a）用碱（1.5％ NaOH）预处理效果；（b）用酸（1.5％H2SO4）预处理效果。
图2 酸（1.5％H2 SO4）预处理条件下，不同高压灭菌30min、60min、90 min对于梭菌突变体生产生物酸与生物质的影响。
