Hyaluronzuur (HA), een natuurlijk lineair macromoleculair polysaccharide, is samengesteld uit herhaalde disaccharide-eenheden (D-glucuronzuur en N-acetylglucosamine). Het is wijdverspreid aanwezig in menselijke weefsels, vooral in de dermis van de huid, synoviaal vocht en het glasachtig lichaam van het oog. De unieke moleculaire structuur geeft het uitstekende hydrofiliteit, en elke gram HA kan tot 1000 keer zijn eigen gewicht aan watermoleculen binden. Deze eigenschap geeft het een kernwaarde op het gebied van geneeskunde (zoals visco-elastische middelen voor oogchirurgie, injecties bij artrose), huidverzorging (zeer efficiënte moisturizers) en weefseltechniek.

Historisch gezien was de commerciële verkrijging van hyaluronzuur voornamelijk gebaseerd op extractie uit dierlijk weefsel, vooral hanenkammen. Deze methode heeft echter duidelijke beperkingen: beperkte grondstofbronnen, lage opbrengsten, ingewikkelde scheidings- en zuiveringsstappen, en dierlijke eiwitverontreinigingen kunnen in het eindproduct achterblijven, wat potentiële immunogeniciteitsrisico's met zich meebrengt. Deze factoren hebben gezamenlijk de wijdverspreide toepassing en kostenbeheersing van hyaluronzuur beperkt.

De kerntechnologie van de moderne industriële grootschalige productie van hyaluronzuur is microbiële fermentatie. Dit proces is afhankelijk van speciaal geselecteerde, niet-pathogene microbiële stammen - voornamelijk specifieke ondersoorten van Streptococcus equi subsp. zooepidemicus, of enkele veilig gemodificeerde Bacillus subtilis. In een streng gecontroleerde bioreactoromgeving gebruiken deze micro-organismen gesteriliseerde kweekmedia die koolstofbronnen (zoals glucose), stikstofbronnen (zoals gistextract) en anorganische zouten bevatten voor aerobe groei.

De sleutel is dat deze hoogproductieve stammen genetisch zijn gemanipuleerd of zorgvuldig zijn gescreend, en hun cellulaire metabole routes zijn geoptimaliseerd, waardoor ze de ingenomen koolstofbronstoffen efficiënt kunnen omzetten in hyaluronzuurmoleculen en deze in de fermentatievloeistof kunnen afscheiden. Het gehele microbiële fermentatieproces vereist een nauwkeurige controle van parameters zoals temperatuur, pH-waarde, opgeloste zuurstofconcentratie en roersnelheid gedurende enkele uren tot enkele dagen om de productie van hyaluronzuur te maximaliseren. Nadat de fermentatie is voltooid, ondergaat de gemengde oplossing meerdere fysieke (zoals centrifugatie, filtratie) en chemische (zoals precipitatie, chromatografie) zuiveringsstappen om bacteriën, resterende componenten van het kweekmedium en andere onzuiverheden te verwijderen, en uiteindelijk hoogzuiver hyaluronzuurpoeder of -oplossing te verkrijgen.

Vergeleken met traditionele extractiemethoden uit dieren heeft de microbiële fermentatieroute aanzienlijke voordelen: stabiele grondstofvoorziening en lage kosten (gebaseerd op hernieuwbare suikers); zeer controleerbaar productieproces, dat geautomatiseerde grootschalige productie kan bereiken; hoge productzuiverheid en uitstekende consistentie van batch tot batch, waardoor het risico op overdracht van dierlijke ziekten of immunogeniciteit wordt vermeden; tegelijkertijd kan door het aanpassen van de fermentatiestam en procesparameters het molecuulgewichtsbereik van het eindproduct nauwkeurig worden gecontroleerd om te voldoen aan de specifieke eisen van de hyaluronzuurprestaties in verschillende toepassingsscenario's (zoals transdermale absorptie van kleine moleculen en langdurige smering van grote moleculen).

Daarom heeft de microbiële fermentatietechnologie het wereldwijde productiepatroon van hyaluronzuur volledig gedomineerd. Het is niet alleen een effectiever alternatief voor traditionele methoden, maar ook een belangrijke hoeksteen voor het stimuleren van de continue innovatie en popularisering van hyaluronzuur op het gebied van medische gezondheid, persoonlijke verzorging en zelfs voeding. De precieze en krachtige productiecapaciteit van moderne fermentatietechniek zorgt ervoor dat dit kostbare biologische molecuul de enorme markt efficiënt en veilig kan bedienen.