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二磷酸果糖（FDP）作為藥物研究始于20世紀(jì)80年代，我國于80年代后期在北京、上海、廣州、南京、西安等地50多家大型醫(yī)院進(jìn)行了臨床試驗(yàn)，證明FDP是急性心機(jī)梗塞、心功能不全、冠心病、心肌缺血發(fā)作、休克等的急救良藥和重要治療手段。研究發(fā)現(xiàn)，通常FDP無法通過細(xì)胞膜，但可作用于細(xì)胞膜而激活細(xì)胞內(nèi)的磷酸果糖激酶，進(jìn)而聚增細(xì)胞內(nèi)的高能磷酸池，提高細(xì)胞內(nèi)ATP濃度

南開大學(xué)環(huán)境微生物與微生物制造研究室從發(fā)酵食品中分離得到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用蔗糖合成低聚果糖。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 南開大學(xué)環(huán)境微生物與微生物制造研究室從發(fā)酵食品中分離得到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用蔗糖合成低聚果糖。為了提高低聚果糖的產(chǎn)量和純度，項(xiàng)目組采用溫敏質(zhì)粒結(jié)合反向篩選標(biāo)記——無痕基因敲除法對(duì)菌株的其他胞外產(chǎn)物和六個(gè)胞外蛋白基因以及3個(gè)細(xì)菌胞外多糖基因（簇）進(jìn)行了敲除；5L罐分批發(fā)酵低聚果糖的產(chǎn)量（42 h）達(dá)到43.34g/L。為了進(jìn)一步提高蔗糖酶的分泌表達(dá)，項(xiàng)目組整合強(qiáng)啟動(dòng)子和信號(hào)肽對(duì)菌種進(jìn)行改造，在5L發(fā)酵罐采用補(bǔ)料分批發(fā)酵工藝，菌株低聚果糖產(chǎn)量達(dá)101.7 g/L。分子量約5000Dal，純度95%以上。 項(xiàng)目優(yōu)勢(shì)：                                                    （1）低聚果糖產(chǎn)品產(chǎn)量高：101.7g/L；產(chǎn)品純度高：95%以上； （2）解淀粉芽孢桿菌屬農(nóng)業(yè)部規(guī)定可使用的微生物菌種； （3）所構(gòu)建的重組菌株是采用無痕敲除法從解淀粉芽孢桿菌而來，菌株不含抗性基因，具有安全性； （4）采用國內(nèi)發(fā)酵企業(yè)通用的發(fā)酵設(shè)備即可實(shí)施生產(chǎn)。

低聚果糖是由果糖基連接生成的多糖，微生物來源的果聚糖是含 有β (2→6) 糖苷鍵及少量β (2→1)側(cè)鏈的果聚糖，低聚果糖具有改善腸道菌群平衡的作用。低聚果糖特有的理化特性和生理功效如水溶 性膳食纖維、雙歧桿菌增殖因子等是以高純度低聚果糖為原料作實(shí)驗(yàn) 而得結(jié)論。除了具有天然多糖共同的特點(diǎn)如生物相容性、生物降解性、 安全無毒，還具有抗腫瘤、抗糖尿病、免疫增強(qiáng)、降血脂等多種重要 的生物學(xué)功能，而且可用于制備納米材料，在生物醫(yī)藥和功能食品等 方面具有巨大的應(yīng)用潛能，體現(xiàn)出巨大的潛在市場價(jià)值。 國內(nèi)目前 以酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的低聚果糖執(zhí)行國家低聚果糖標(biāo)準(zhǔn) GB/T 23528- 2009，產(chǎn)品是蔗糖-果糖或果糖-果糖聚合度為 2-9 的功能性低聚糖， 分子量為 342-1476。 新一代低聚果糖采用菌體發(fā)酵法合成生產(chǎn)，美 國市售產(chǎn)品分子量約 5000。是很好的益生元產(chǎn)品。 項(xiàng)目特色和創(chuàng)新之處： 南開大學(xué)環(huán)境微生物與微生物制造研究室從發(fā)酵食品中分離得 到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用 蔗糖合成低聚果糖。為了提高低聚果糖的產(chǎn)量和純度，項(xiàng)目組采用溫 敏質(zhì)粒結(jié)合反向篩選標(biāo)記-------無痕基因敲除法對(duì)菌株的其他胞外產(chǎn) 物和六個(gè)胞外蛋白基因以及 3 個(gè)細(xì)菌胞外多糖基因（簇）進(jìn)行了敲除； 5 L 罐分批發(fā)酵低聚果糖的產(chǎn)量（42 h）達(dá)到 43.34 g/L。為了進(jìn)一步 提高蔗糖酶的分泌表達(dá)，項(xiàng)目組整合強(qiáng)啟動(dòng)子和信號(hào)肽對(duì)菌種進(jìn)行改 造，在 5 L 發(fā)酵罐采用補(bǔ)料分批發(fā)酵工藝，菌株低聚果糖產(chǎn)量達(dá) 101.7 g/L。分子量約 5000 Dal，純度 95%以上。 項(xiàng)目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是分離自傳統(tǒng)發(fā)酵食品，生 產(chǎn)主要原料為蔗糖；菌種改造采用無痕基因編輯技術(shù)，具有安全性 2. 補(bǔ)料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：101.7 g/L;分子量約為 5000；純度大于95.0%; 3. 授權(quán)專利號(hào)為：ZL201410405975.2 市場應(yīng)用前景： 目前,低聚果糖的應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，除了生產(chǎn)人類保健品口服 制劑之外，在中老年?duì)I養(yǎng)品、中老年專用奶粉、嬰兒奶粉、部分營養(yǎng) 飲料等中實(shí)施添加；某些化妝品中也需要加入低聚果糖。還是替代抗 生素在飼料中添加的主要成分之一。隨著腸道菌群影響人類健康研究 新成果的不斷報(bào)道，低聚果糖----益生元/膳食纖維越來越受到人們 的青睞。開展該產(chǎn)品的生產(chǎn)將會(huì)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。另 外，生產(chǎn)中實(shí)施廢菌體回用技術(shù)工藝，可使發(fā)酵做到近零排放，具有 綠色生態(tài)效益.

低 聚 乳 果 糖 是 一 種 新 型 的 功 能 性 低 聚 糖 ， 化 學(xué) 名 為 O-β-Dgalactopyranosyl-(1,4)-O-α-D-glucopyranosyl-(1,2)-β-Dfructofuranoside，由三個(gè)單糖組成，包括葡萄糖基、半乳糖基和果糖基。它是 一種非還原性低聚糖，分子式和相對(duì)分子質(zhì)量分別為 C18H32O16 和 504.4 g/mol。 25°C 時(shí)，低聚乳果糖在水中的溶解度為 3670 g/L，大于同溫度下蔗糖的溶解度 （2000 g/L）。相對(duì)于其他低聚糖，它的甜味特性比較接近蔗糖，甜度為蔗糖的 30%。另外，低聚乳果糖粉末具有較好的吸濕型。在中性時(shí)條件下加熱時(shí)，低聚乳果糖水溶液比較穩(wěn)定，在 pH 值 4.5、120°C 條件下加熱 1 h 不會(huì)發(fā)生分解， 同等條件下，它的耐酸性、耐熱性與蔗糖水溶液相似。由于它低熱量、甜味特性接近蔗糖，具有改善腸道微環(huán)境、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、降低膽固醇和抑制脂肪吸收、免疫調(diào)節(jié)等生理功能，已經(jīng)在各種食品中得到了廣泛應(yīng)用。 本項(xiàng)目技術(shù)是以乳糖和蔗糖混合體系為底物，利用酶法生物技術(shù)合成低聚乳果糖。低聚乳果糖作為食品功能因因子可用于食品、飲料等相關(guān)領(lǐng)域。 

硫酸軟骨素是一種典型的硫酸化糖胺聚糖，由 D-葡糖醛酸和 N-乙酰氨基半乳糖以β-1,4-糖苷鍵連接的重復(fù)二糖聚合，并在 N-乙酰氨基半乳糖的 C-4 位或C-6 位羥基上發(fā)生硫酸酯化。由于其具有多種藥物活性，被廣泛用于藥品、保健品及化妝品行業(yè)。本研究室利用誘變育種及高通量篩選策略獲得一株產(chǎn)果糖軟骨素的大腸桿菌。通過代謝工程改造及發(fā)酵優(yōu)化策略，大幅度的提高了果糖軟骨素的產(chǎn)量。目前，正在進(jìn)一步構(gòu)建并篩選高產(chǎn)菌株。

FDP在本世紀(jì)初就已發(fā)現(xiàn)，作為藥物研究始于80年代初，通過80-90年代大量的臨床試驗(yàn)，證明FDP是急性心肌梗塞、心功能不全、冠心病、心肌缺血發(fā)作、休克等癥的急救良藥和重要的治療手段，有利于改善心力衰竭、肝功能衰竭等臨床危象，在多種外科手術(shù)中可作為重要輔助藥物使用，并對(duì)各類肝炎引起的深度黃疸、轉(zhuǎn)氨酶升高及低蛋白血癥等有良好的治療作用，因此近年來國內(nèi)外對(duì)此藥

技術(shù)原理及工藝流程 ：采用我省的天然資源菊芋 (洋姜 )為原料，經(jīng)過 熱水提取，離子交換樹脂純化，脫色精制，通過乙醇沉淀及噴霧干燥方法 制得菊糖。再以菊糖為原料，通過酸水解工藝制備果糖，經(jīng)離子交換脫色 及濃縮制得高果糖漿。 技術(shù)特點(diǎn) ：本項(xiàng)目研究菊糖對(duì)小鼠鈣吸收利用情況，表明菊糖具有明 顯的促鈣吸收作用。 菊糖作為一種功能性食品配料可應(yīng)用于多種食品加工 中。采用菊糖代糖、代脂制得的蛋糕及冰淇淋，經(jīng)檢測(cè)表

菊粉內(nèi)切酶是能夠使菊科植物菊芋或菊苣所含多糖（-鍵連接的聚果糖）在 糖鏈內(nèi)部隨機(jī)降解，生產(chǎn)低聚果糖的生物酶。低聚果糖具有增殖腸道雙歧桿菌、 排除體內(nèi)有害物質(zhì)、增強(qiáng)免疫力、降低膽固醇、預(yù)防結(jié)腸癌、抗衰老等多種生 理功能，作為保健品具有巨大的市場。目前亞洲國家和地區(qū)，如中、日、韓、 臺(tái)灣等，都是以蔗糖為原料利用果糖基轉(zhuǎn)移酶合成的（合成法）。產(chǎn)品純度低、 工藝復(fù)雜、成本高，需要色譜分離才能得到純度高的產(chǎn)品。菊芋或菊苣產(chǎn)量高、 種植成本低、富含菊糖（-鍵連接的聚果糖）。

菊粉內(nèi)切酶是能夠使菊科植物菊芋或菊苣所含多糖（-鍵連接的聚果糖）在 糖鏈內(nèi)部隨機(jī)降解，產(chǎn)生低聚果糖的生物酶；菊粉外切酶是在聚果糖鏈的一端 逐個(gè)酶解，產(chǎn)生果糖的生物酶；菊粉內(nèi)切酶和外切酶的復(fù)合酶制劑能夠高效率 地水解聚果糖產(chǎn)生果糖。 果糖是一種高品質(zhì)的甜味劑，甜度是蔗糖的 1.8 倍，是所有天然糖中甜度最 高的糖，具有口感好、血糖升糖指數(shù)低以及不宜導(dǎo)致齲齒等優(yōu)點(diǎn)，可以替代蔗 糖，市場巨大。目前甜味劑大量使用蔗糖和高果糖漿。蔗糖價(jià)格較高且價(jià)格波 動(dòng)較大。高果糖漿生產(chǎn)工藝使用淀粉水解得到葡萄糖，然后利用果糖異構(gòu)酶生 產(chǎn)果糖。由于存在反應(yīng)平衡，果糖含量只有 50%，利用色譜分離等方法把果糖 濃度提高到 70%左右，即市場上銷售的高果糖漿，工藝復(fù)雜，產(chǎn)品純度低。

菊粉內(nèi)切酶是能夠使菊科植物菊芋或菊苣所含多糖（-鍵連接的聚果糖）在糖鏈內(nèi)部隨機(jī)降解，產(chǎn)生低聚果糖的生物酶；菊粉外切酶是在聚果糖鏈的一端逐個(gè)酶解，產(chǎn)生果糖的生物酶；菊粉內(nèi)切酶和外切酶的復(fù)合酶制劑能夠高效率地水解聚果糖產(chǎn)生果糖。果糖是一種高品質(zhì)的甜味劑，甜度是蔗糖的1.8倍，是所有天然糖中甜度最高的糖，具有口感好、血糖升糖指數(shù)低以及不宜導(dǎo)致齲齒等優(yōu)點(diǎn)，可以替代蔗糖，市場巨大。目前甜味劑大量使用蔗糖和高果糖漿。蔗糖價(jià)格較高且價(jià)格波動(dòng)較大。高果糖漿生產(chǎn)工藝使用淀粉水解得到