酶法生产100吨甘露寡糖项目初步可行性报告2008年7月前言随着糖链生物学功能的揭示与认识，糖生物学正成为一个新的科学前沿。继基因工程、蛋白质工程之后，糖工程已成为最引人注目的新生物技术学科。寡糖作为新的生理活性物质，在疾病诊断与防治、营养与保健、植物生长及抗病、畜牧养殖等方面的应用倍受关注，在国际上已经发展成为一个利用基因工程、蛋白质工程、糖工程等现代生物技术手段，并涉及医学、化学、工程等学科，应用于食品、医药、饲料、农业各领域的重要产业。寡糖的开发开辟了许多新的工业应用领域，正使我们在农业、健康、环境等领域的活动能力发生革命。1998年全球的寡糖产量已达13万吨，创造了300亿美元的功能食品市场，100亿美元的功能饲料市场，而寡糖药物更展现了无限商机，寡糖农药、寡糖肥料同样引人注目。寡糖已是全球生物技术产业中突出的亮点。我国具有寡糖产业发展的特色与资源优势，以及在健康、农业、环境等领域压力需求的背景，寡糖将很快在我国形成新的明星产业。甘露寡糖原料资源丰富，功能优异，具有明显的竞争优势，可广泛应用于保健食品、医药、饲料等领域，在寡糖产业中将起到示范作用，具有广阔的市场前景。中国科学院微生物研究所的甘露寡糖项目为：国家“八五”科技攻关项目、国家“九五”科技攻关项目、中国科学院重点项目、1999年中国科学院发明奖、2000年国家技术发明奖。已经完成工业化生产试验、开发了新产品，取得了保健食品证书，并启动了系列产品开发计划。一．目的意义糖、脂类、蛋白质和核酸是构成有机生物体的四大类化合物。其中糖是一类主要由C、H、O元素组成的化合物，在自然界中分布最广泛，含量最丰富，参与各种生理活动，有着的广谱的化学结构和生物功能。在结构上，糖是由单糖分子组成的长链。若只有一个单糖分子，称之为单糖；若有两个单糖分子，称之为二糖；若有2-10个单糖分子，称之为寡糖；若有更多的分子，称之为多糖。糖在自然界分布极广，我们熟悉的葡萄糖、果糖是单糖；蔗糖、麦芽糖是二糖，属于寡糖范畴；而淀粉、纤维素是多糖。传统意义的寡糖主要是指如麦芽糖、蔗糖、乳糖之类的简单寡糖，是可以被人体分解吸收，是人体不可缺少的能量物质；现在科学家通过化学合成、化学转化、酶法降解及酶法合成等方法得到了一系列新型的寡糖，这些寡糖由于结构上的特殊性而不能被人体消化道的消化酶降解以及被人体吸收利用，所以被称为非吸收性寡糖。但是人们发现这类寡糖在人体肠道中有特异性的促进双歧杆菌机乳酸菌等有益菌群生长的作用，是一类重要的双歧杆菌促生长因子（bifidusfactor简称BF）。双歧杆菌是肠道内重要的原籍菌群，其可以通过营养竞争、粘附位点竞争和产生拮抗物质的方式对诸如产气荚膜杆菌等肠道致病菌有效地抑制，从而维护肠道微生态平衡；并且具有降低肠道pH值，促进肠蠕动，分解有害物质，生产维生素，促进蛋白质吸收和提高人体免疫力的作用。因此，由于能够特异地促生双歧杆菌等有益菌群，非吸收性寡糖是一种良好的肠道保健物质。寡糖的上述作用是作为现有各类保健品原料或辅料的重要原因。然而，这只是寡糖多种功能中的一种，科学家从分子水平了解寡糖链在生命活动中所扮演的调控角色，经过多年来对有机体中寡糖链的研究，取得了令人兴奋的成果。目前，已发现有机体中寡糖的作用有：1）结构功能、稳定功能和保护功能：如维持蛋白结构，保护多肽链不被蛋白酶水解及防止被抗体识别，稳定蛋白质结构，维持组织的结构功能和完整性等。2）毒素受体的功能：许多细菌毒素，植物毒素是以细胞表面特定的寡糖链为受体，并利用这些寡糖作为其进入细胞的途径，如霍乱毒素能极特异地于细胞表面上GM1神经节苷脂结合，流感病毒血凝集素则能特异识别唾液酸及其相关类型。还有一些寡糖链是共生动物肠道病毒和植物根瘤病毒与宿主的结合的介导结构。3）开关和调节功能：蛋白质的糖基化与否和不同形式、程度的糖基化可以决定蛋白质活性的有无和大小。如人绒毛膜促性激素去糖化后，与受体结合的亲和力没有变化，但失去了传递信号的功能。4）库存功能：发现许多分泌到胞外的生长因子可以被葡萄糖胺链保护性的存储起来靶细胞外的胞外基质中，避免其扩散和被非特异性水解，从而延长其寿命。5）细胞内导向功能：最典型的是甘露糖－6－磷酸通过与糖结合蛋白的识别、连接将溶酶体酶导向溶酶体的作用。6）介导细胞间识别：如白细胞表面的唾液酸果糖糖链参与了白细胞与内皮细胞、损伤的内皮细胞和激活的血小板或内皮细胞间的识别作用以及哺乳动物的精卵识别。7）调控其它蛋白的活性：如肝素的糖氨聚糖链中的五糖域可以大大提高抗凝血酶III的活性，人工合成的五糖亦验证了这种构效关系。寡糖除了在动物体中有重要功能外，在植物体内及植物与微生物间的互相作用中也发挥重要作用：1