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二磷酸果糖（FDP）作為藥物研究始于20世紀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多家大型醫院進行了臨床試驗，證明FDP是急性心機梗塞、心功能不全、冠心病、心肌缺血發作、休克等的急救良藥和重要治療手段。研究發現，通常FDP無法通過細胞膜，但可作用于細胞膜而激活細胞內的磷酸果糖激酶，進而聚增細胞內的高能磷酸池，提高細胞內ATP濃度

南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發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、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發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量和純度，項目組采用溫敏質粒結合反向篩選標記——無痕基因敲除法對菌株的其他胞外產物和六個胞外蛋白基因以及3個細菌胞外多糖基因（簇）進行了敲除；5L罐分批發酵低聚果糖的產量（42 h）達到43.34g/L。為了進一步提高蔗糖酶的分泌表達，項目組整合強啟動子和信號肽對菌種進行改造，在5L發酵罐采用補料分批發酵工藝，菌株低聚果糖產量達101.7 g/L。分子量約5000Dal，純度95%以上。 項目優勢：                                                    （1）低聚果糖產品產量高：101.7g/L；產品純度高：95%以上； （2）解淀粉芽孢桿菌屬農業部規定可使用的微生物菌種； （3）所構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）采用國內發酵企業通用的發酵設備即可實施生產。

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驗 而得結論。除了具有天然多糖共同的特點如生物相容性、生物降解性、 安全無毒，還具有抗腫瘤、抗糖尿病、免疫增強、降血脂等多種重要 的生物學功能，而且可用于制備納米材料，在生物醫藥和功能食品等 方面具有巨大的應用潛能，體現出巨大的潛在市場價值。 國內目前 以酶轉化法生產的低聚果糖執行國家低聚果糖標準 GB/T 23528- 2009，產品是蔗糖-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酵法合成生產，美 國市售產品分子量約 5000。是很好的益生元產品。 項目特色和創新之處： 南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發酵食品中分離得 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量和純度，項目組采用溫 敏質粒結合反向篩選標記-------無痕基因敲除法對菌株的其他胞外產 物和六個胞外蛋白基因以及 3 個細菌胞外多糖基因（簇）進行了敲除； 5 L 罐分批發酵低聚果糖的產量（42 h）達到 43.34 g/L。為了進一步 提高蔗糖酶的分泌表達，項目組整合強啟動子和信號肽對菌種進行改 造，在 5 L 發酵罐采用補料分批發酵工藝，菌株低聚果糖產量達 101.7 g/L。分子量約 5000 Dal，純度 95%以上。 項目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是分離自傳統發酵食品，生 產主要原料為蔗糖；菌種改造采用無痕基因編輯技術，具有安全性 2. 補料分批發酵產量為：101.7 g/L;分子量約為 5000；純度大于95.0%; 3. 授權專利號為：ZL201410405975.2 市場應用前景： 目前,低聚果糖的應用領域逐步擴大，除了生產人類保健品口服 制劑之外，在中老年營養品、中老年專用奶粉、嬰兒奶粉、部分營養 飲料等中實施添加；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。開展該產品的生產將會獲得巨大的經濟效益和社會效益。另 外，生產中實施廢菌體回用技術工藝，可使發酵做到近零排放，具有 綠色生態效益.

低 聚 乳 果 糖 是 一 種 新 型 的 功 能 性 低 聚 糖 ， 化 學 名 為 O-β-Dgalactopyranosyl-(1,4)-O-α-D-glucopyranosyl-(1,2)-β-Dfructofuranoside，由三個單糖組成，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，分子式和相對分子質量分別為 C18H32O16 和 504.4 g/mol。 25°C 時，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。在中性時條件下加熱時，低聚乳果糖水溶液比較穩定，在 pH 值 4.5、120°C 條件下加熱 1 h 不會發生分解， 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，具有改善腸道微環境、促進礦物質吸收、降低膽固醇和抑制脂肪吸收、免疫調節等生理功能，已經在各種食品中得到了廣泛應用。 本項目技術是以乳糖和蔗糖混合體系為底物，利用酶法生物技術合成低聚乳果糖。低聚乳果糖作為食品功能因因子可用于食品、飲料等相關領域。 

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。本研究室利用誘變育種及高通量篩選策略獲得一株產果糖軟骨素的大腸桿菌。通過代謝工程改造及發酵優化策略，大幅度的提高了果糖軟骨素的產量。目前，正在進一步構建并篩選高產菌株。

FDP在本世紀初就已發現，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，證明FDP是急性心肌梗塞、心功能不全、冠心病、心肌缺血發作、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，在多種外科手術中可作為重要輔助藥物使用，并對各類肝炎引起的深度黃疸、轉氨酶升高及低蛋白血癥等有良好的治療作用，因此近年來國內外對此藥

技術原理及工藝流程 ：采用我省的天然資源菊芋 (洋姜 )為原料，經過 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，經離子交換脫色 及濃縮制得高果糖漿。 技術特點 ：本項目研究菊糖對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，經檢測表

菊粉內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 糖鏈內部隨機降解，生產低聚果糖的生物酶。低聚果糖具有增殖腸道雙歧桿菌、 排除體內有害物質、增強免疫力、降低膽固醇、預防結腸癌、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，如中、日、韓、 臺灣等，都是以蔗糖為原料利用果糖基轉移酶合成的（合成法）。產品純度低、 工藝復雜、成本高，需要色譜分離才能得到純度高的產品。菊芋或菊苣產量高、 種植成本低、富含菊糖（-鍵連接的聚果糖）。

菊粉內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 糖鏈內部隨機降解，產生低聚果糖的生物酶；菊粉外切酶是在聚果糖鏈的一端 逐個酶解，產生果糖的生物酶；菊粉內切酶和外切酶的復合酶制劑能夠高效率 地水解聚果糖產生果糖。 果糖是一種高品質的甜味劑，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、血糖升糖指數低以及不宜導致齲齒等優點，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。蔗糖價格較高且價格波 動較大。高果糖漿生產工藝使用淀粉水解得到葡萄糖，然后利用果糖異構酶生 產果糖。由于存在反應平衡，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，工藝復雜，產品純度低。

菊粉內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）在糖鏈內部隨機降解，產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酶解，產生果糖的生物酶；菊粉內切酶和外切酶的復合酶制劑能夠高效率地水解聚果糖產生果糖。果糖是一種高品質的甜味劑，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、血糖升糖指數低以及不宜導致齲齒等優點，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。蔗糖價格較高且價格波動較大。高果糖漿生產工藝使用淀粉水解得到