酶法生產(chǎn)100噸甘露寡糖項(xiàng)目初步設(shè)計（代可研報告）

1、<p>　　酶法生產(chǎn)100噸甘露寡糖</p><p><b>　　項(xiàng)目初步可行性報告</b></p><p><b>　　2008年7月</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著糖鏈生物學(xué)功能的揭示與認(rèn)識，糖生物學(xué)正成為一個新的科

2、學(xué)前沿。繼基因工程、蛋白質(zhì)工程之后，糖工程已成為最引人注目的新生物技術(shù)學(xué)科。寡糖作為新的生理活性物質(zhì)，在疾病診斷與防治、營養(yǎng)與保健、植物生長及抗病、畜牧養(yǎng)殖等方面的應(yīng)用倍受關(guān)注，在國際上已經(jīng)發(fā)展成為一個利用基因工程、蛋白質(zhì)工程、糖工程等現(xiàn)代生物技術(shù)手段，并涉及醫(yī)學(xué)、化學(xué)、工程等學(xué)科，應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料、農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域的重要產(chǎn)業(yè)。寡糖的開發(fā)開辟了許多新的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，正使我們在農(nóng)業(yè)、健康、環(huán)境等領(lǐng)域的活動能力發(fā)生革命。1998年全球的寡糖

3、產(chǎn)量已達(dá)13萬噸，創(chuàng)造了300億美元的功能食品市場，100億美元的功能飼料市場，而寡糖藥物更展現(xiàn)了無限商機(jī)，寡糖農(nóng)藥、寡糖肥料同樣引人注目。寡糖已是全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中突出的亮點(diǎn)。我國具有寡糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特色與資源優(yōu)勢，以及在健康、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域壓力需求的背景，寡糖將很快在我國形成新的明星產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　甘露寡糖原料資源豐富，功能優(yōu)異，具有明顯的競爭優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于保健食品、醫(yī)藥、飼料等領(lǐng)域，在寡糖產(chǎn)

4、業(yè)中將起到示范作用，具有廣闊的市場前景。中國科學(xué)院微生物研究所的甘露寡糖項(xiàng)目為：國家 “八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目、國家 “九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目、中國科學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目、1999年中國科學(xué)院發(fā)明獎、2000年國家技術(shù)發(fā)明獎。已經(jīng)完成工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)、開發(fā)了新產(chǎn)品，取得了保健食品證書，并啟動了系列產(chǎn)品開發(fā)計劃。</p><p><b>　　一．目的意義</b></p><p>　　糖、

5、脂類、蛋白質(zhì)和核酸是構(gòu)成有機(jī)生物體的四大類化合物。其中糖是一類主要由C、H、O元素組成的化合物，在自然界中分布最廣泛，含量最豐富，參與各種生理活動，有著的廣譜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物功能。</p><p>　　在結(jié)構(gòu)上，糖是由單糖分子組成的長鏈。若只有一個單糖分子，稱之為單糖；若有兩個單糖分子，稱之為二糖；若有2-10個單糖分子，稱之為寡糖；若有更多的分子，稱之為多糖。糖在自然界分布極廣，我們熟悉的葡萄糖、果糖是單糖；蔗

6、糖、麥芽糖是二糖，屬于寡糖范疇；而淀粉、纖維素是多糖。</p><p>　　傳統(tǒng)意義的寡糖主要是指如麥芽糖、蔗糖、乳糖之類的簡單寡糖，是可以被人體分解吸收，是人體不可缺少的能量物質(zhì)；現(xiàn)在科學(xué)家通過化學(xué)合成、化學(xué)轉(zhuǎn)化、酶法降解及酶法合成等方法得到了一系列新型的寡糖，這些寡糖由于結(jié)構(gòu)上的特殊性而不能被人體消化道的消化酶降解以及被人體吸收利用，所以被稱為非吸收性寡糖。但是人們發(fā)現(xiàn)這類寡糖在人體腸道中有特異性的促進(jìn)雙歧桿

7、菌機(jī)乳酸菌等有益菌群生長的作用，是一類重要的雙歧桿菌促生長因子（bifidus factor 簡稱BF）。</p><p>　　雙歧桿菌是腸道內(nèi)重要的原籍菌群，其可以通過營養(yǎng)競爭、粘附位點(diǎn)競爭和產(chǎn)生拮抗物質(zhì)的方式對諸如產(chǎn)氣莢膜桿菌等腸道致病菌有效地抑制，從而維護(hù)腸道微生態(tài)平衡；并且具有降低腸道pH值，促進(jìn)腸蠕動，分解有害物質(zhì)，生產(chǎn)維生素，促進(jìn)蛋白質(zhì)吸收和提高人體免疫力的作用。因此，由于能夠特異地促生雙歧桿菌等有益

8、菌群，非吸收性寡糖是一種良好的腸道保健物質(zhì)。</p><p>　　寡糖的上述作用是作為現(xiàn)有各類保健品原料或輔料的重要原因。然而，這只是寡糖多種功能中的一種，科學(xué)家從分子水平了解寡糖鏈在生命活動中所扮演的調(diào)控角色，經(jīng)過多年來對有機(jī)體中寡糖鏈的研究，取得了令人興奮的成果。</p><p>　　目前，已發(fā)現(xiàn)有機(jī)體中寡糖的作用有：</p><p>　　1）結(jié)構(gòu)功能、穩(wěn)定功能

9、和保護(hù)功能：如維持蛋白結(jié)構(gòu)，保護(hù)多肽鏈不被蛋白酶水解及防止被抗體識別，穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，維持組織的結(jié)構(gòu)功能和完整性等。</p><p>　　2）毒素受體的功能：許多細(xì)菌毒素，植物毒素是以細(xì)胞表面特定的寡糖鏈為受體，并利用這些寡糖作為其進(jìn)入細(xì)胞的途徑，如霍亂毒素能極特異地于細(xì)胞表面上GM1神經(jīng)節(jié)苷脂結(jié)合，流感病毒血凝集素則能特異識別唾液酸及其相關(guān)類型。還有一些寡糖鏈?zhǔn)枪采鷦游锬c道病毒和植物根瘤病毒與宿主的結(jié)合的介導(dǎo)結(jié)

10、構(gòu)。</p><p>　　3）開關(guān)和調(diào)節(jié)功能：蛋白質(zhì)的糖基化與否和不同形式、程度的糖基化可以決定蛋白質(zhì)活性的有無和大小。如人絨毛膜促性激素去糖化后，與受體結(jié)合的親和力沒有變化，但失去了傳遞信號的功能。</p><p>　　4）庫存功能：發(fā)現(xiàn)許多分泌到胞外的生長因子可以被葡萄糖胺鏈保護(hù)性的存儲起來靶細(xì)胞外的胞外基質(zhì)中，避免其擴(kuò)散和被非特異性水解，從而延長其壽命。</p><

11、;p>　　5）細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)向功能：最典型的是甘露糖－6－磷酸通過與糖結(jié)合蛋白的識別、連接將溶酶體酶導(dǎo)向溶酶體的作用。</p><p>　　6）介導(dǎo)細(xì)胞間識別：如白細(xì)胞表面的唾液酸果糖糖鏈參與了白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞、損傷的內(nèi)皮細(xì)胞和激活的血小板或內(nèi)皮細(xì)胞間的識別作用以及哺乳動物的精卵識別。</p><p>　　7）調(diào)控其它蛋白的活性：如肝素的糖氨聚糖鏈中的五糖域可以大大提高抗凝血酶III的活性

12、，人工合成的五糖亦驗(yàn)證了這種構(gòu)效關(guān)系。</p><p>　　寡糖除了在動物體中有重要功能外，在植物體內(nèi)及植物與微生物間的互相作用中也發(fā)揮重要作用：</p><p>　　1）作為信號分子，最為典型的是根瘤菌與其豆科植物宿主間的互相調(diào)控；</p><p>　　2）激素功能，最為典型的是植物中的寡糖素，在植物抗病機(jī)制中，受到微生物感染或誘發(fā)物處理后，產(chǎn)生有調(diào)節(jié)活性的寡糖素

13、，誘導(dǎo)植物合成和積累抗微生物的植物防御素。</p><p>　　總之，寡糖鏈在生物體中的共同特點(diǎn)是介導(dǎo)專一的“識別”和“調(diào)控”生物過程的兩個作用。在糖蛋白中，蛋白質(zhì)是生理功能的主要擔(dān)負(fù)者，寡糖鏈則對蛋白質(zhì)的功能起到修飾作用，即寡糖鏈通過其影響蛋白的整體構(gòu)象來影響蛋白的功能。</p><p>　　作為新的生理活性物質(zhì)，寡糖主要有以下4個方面的應(yīng)用：寡糖藥物、保健食品、飼料添加劑、生化農(nóng)藥等。

14、</p><p><b>　　1．保健食品</b></p><p>　　隨著食品工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們越來越注意到飲食對自身健康水平的影響，因而食品消費(fèi)觀念也在逐漸發(fā)生變化，目前消費(fèi)趨勢正轉(zhuǎn)向具有合理營養(yǎng)和保健功能的營養(yǎng)健康食品。保健食品（功能食品）的概念也正是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并已逐漸成為當(dāng)今世界食品工業(yè)發(fā)展的新潮流。</p>

15、<p>　　寡糖具有保健食品的全部屬性，被稱為第三代保健食品的代表。作為保健食品，寡糖具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖、抗齲齒、防肥胖、防止膽固醇積累等功效。特別是隨著抗生素（antibiotics）在防治胃腸道感染方面的局限性被越來越多的認(rèn)識到，人們開始尋找抗生素的替代品。非吸收性寡糖（non-digestable oligosaccharide）是最有前途的益生素（prebiotics），具有抑制腸道致病菌、促進(jìn)腸蠕動、分解有害物質(zhì)

16、、產(chǎn)生維生素、促進(jìn)蛋白質(zhì)吸收和提高人體免疫力的作用。許多寡糖可有效改善腸道功能，使便秘、腹瀉等癥狀緩解，而且對抑制血糖增高、調(diào)節(jié)血壓和降低血脂以及提高機(jī)體免疫力等作用明顯。功能食品將是一個市場極大的新型產(chǎn)業(yè)。　　</p><p>　　隨著科學(xué)的進(jìn)步，人體腸道菌群中結(jié)構(gòu)平衡與人體健康狀況的相關(guān)性已被認(rèn)識和接受，維護(hù)有益菌群在腸道中的穩(wěn)定優(yōu)勢和穩(wěn)定狀態(tài)是近20年來國內(nèi)外的重要課題。研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌以及乳桿菌是人體及

17、溫血動物腸道內(nèi)最重要的有益菌。隨著年齡增長和飲食結(jié)構(gòu)的變化、疾病發(fā)生后各種藥物的使用等原因，人體腸道內(nèi)的雙歧桿菌及其有益菌群逐漸減少。特別是經(jīng)受重大疾病之后，大量的不同種類的藥物進(jìn)入體內(nèi)（腸道），使這些有益菌生長和發(fā)育受到極大阻礙。因此迅速恢復(fù)和保持腸道內(nèi)雙歧桿菌的優(yōu)勢狀態(tài)，對提高機(jī)體健康水平及抗衰老等具有重要意義。雙歧桿菌對人們健康的功效可總結(jié)為四點(diǎn)：</p><p>　　a.產(chǎn)生大量醋酸、乳酸，抑制腐敗菌、病

18、原菌的生長，形成菌膜屏障，阻止有害菌入侵；</p><p><b>　　b.促進(jìn)消化吸收；</b></p><p>　　c.合成人體必需維生素；</p><p>　　d.分解有害物，提高人體免疫力。</p><p>　　根據(jù)有關(guān)部門對全國15個大中城市的調(diào)查，長期或經(jīng)常食用活菌制劑的被調(diào)查對象中，50歲以上者占52％，4

19、0～50歲占30％，20～40歲占18％。因此，對中老年尤為重要的雙歧桿菌制劑產(chǎn)品具有廣泛的市場基礎(chǔ)。</p><p>　　雙歧桿菌的增殖方法可分為口服活菌制劑和自然增殖兩種。</p><p>　　90年代以來國內(nèi)雙歧桿菌等活菌制劑產(chǎn)品已創(chuàng)造了很大的市場，自《保健食品管理辦法》1996年頒布實(shí)施以來，衛(wèi)生部已批準(zhǔn)的“衛(wèi)食健字”產(chǎn)品中，具有改善腸道菌群失調(diào)功能的活菌制劑產(chǎn)品，主要有三株口服液

20、、昂立一號口服液、樂百氏奶飲料等，1998年銷售額已突破百億元。</p><p>　　口服活菌制劑受許多條件限制，存在許多不可逾越的障礙：</p><p>　　a.雙歧桿菌嚴(yán)格厭氧,易受氧氣、PH值、溫度等因素影響而死亡，活菌數(shù)不能保證；</p><p>　　b.無法保證每批產(chǎn)品的理化指標(biāo)一致，包括菌體的生理狀態(tài)，菌體活力等；</p><p>

21、;　　c.活菌通過腸道后，由于消化液的作用，其存活率十分低；</p><p>　　d.菌體進(jìn)入腸道后由于個體差異，無法保證這些外源菌體的存活和繁殖；</p><p>　　e.有將抗藥或其它有害質(zhì)粒帶入體內(nèi)的危險。</p><p>　　由于活菌制劑的負(fù)面影響，美國食品與藥品管理局(FDA)未批準(zhǔn)活菌制劑產(chǎn)品在美國生產(chǎn)和銷售，世界衛(wèi)生組織(WHO)對原用于治療兒童腹瀉等

22、的表飛鳴、乳酶生等產(chǎn)品已宣布無效而廢棄。</p><p>　　然而，雙歧桿菌在腸道內(nèi)的自然增殖引起了人們的廣泛關(guān)注。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，低聚糖（寡糖）是一種重要的雙歧桿菌增殖因子（簡稱雙歧因子），如低聚乳糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚半乳糖等，一般增殖效果為3～10倍，同時這種雙歧因子還克服了活菌制劑的種種缺陷，因此人們對于低聚糖產(chǎn)品促進(jìn)腸道菌群結(jié)構(gòu)平衡有益身體健康寄予了厚望。</p><p&

23、gt;　　國外的低聚糖市場已有很大發(fā)展，據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計資料顯示，世界主要發(fā)達(dá)國家1998年的低聚糖產(chǎn)量已達(dá)到10多萬噸，主要應(yīng)用于保健食品、醫(yī)藥、飼料等方面。日本厚生省批準(zhǔn)的特殊功能的機(jī)能產(chǎn)品中，低聚糖類產(chǎn)品占半數(shù)以上。歐美也已有商品化的低聚糖類保健食品，如比利時的FYOS飲料（果低聚糖），西班牙的SVELTESS、荷蘭的Borculo產(chǎn)品等，其市場正在迅速擴(kuò)大。</p><p><b>　　2．寡

24、糖飼料添加劑</b></p><p>　　飼料添加劑是配合飼料的核心，也是促進(jìn)畜牧養(yǎng)殖與飼料加工業(yè)發(fā)展的重要因素，而其發(fā)展現(xiàn)狀依然相當(dāng)落后。現(xiàn)在使用的激素、抗生素等飼料添加劑，使畜牧養(yǎng)殖業(yè)承受著巨大的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境壓力，新型飼料添加劑的開發(fā)已成為各國發(fā)展養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)、提高國際競爭力的重要發(fā)展戰(zhàn)略。寡糖作為促進(jìn)消化吸收、防止便秘、促進(jìn)生長發(fā)育等的生理活性物質(zhì)，同時具有刺激動物非特異性免疫、凝集并抑制致病菌等作用

25、，可起到飼用抗生素的作用，在動物營養(yǎng)與保健方面的應(yīng)用，前景無限，為飼料加工業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。從目前的研究看，寡糖對動物體主要有以下作用：</p><p><b>　　1），促進(jìn)動物生長</b></p><p><b>　　2），防治腹瀉</b></p><p>　　3），增強(qiáng)動物免疫力，提高動物的抗病能力</p

26、><p>　　4），減少糞便及糞便中氨氣等腐敗物質(zhì)的量</p><p>　　5），提高動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收率</p><p>　　6），降低血清膽固醇</p><p><b>　　7），通便等</b></p><p>　　因此寡糖的應(yīng)用，極有利于動物的安全養(yǎng)殖，至今已經(jīng)用于飼料添加劑的寡糖品種有果寡糖

27、，異麥芽寡糖，木寡糖，半乳寡糖，酵母甘露寡糖等，通過對牛，豬，雞，兔等喂養(yǎng)試驗(yàn)表明，飼料中添加0.1-0.5％的寡糖，一般可使動物增重6-13%，同時提高了飼料利用率，降低了有害物的排放。甘露寡糖直接作為飼料添加劑具有有效劑量低、生理作用明顯的特點(diǎn)，對于動物增重及抗病效果特別突出，初步試驗(yàn)表明，飼料中添加0.01-0.05％半乳甘露寡糖，動物增重效果優(yōu)于其他寡糖品種，可以起到抗生素、激素等多重功能，同時，其原料資源非常豐富，且尚待開發(fā)。

28、</p><p>　　我國目前生產(chǎn)的飼料添加劑品種主要為仿制產(chǎn)品，至今仍是氨基酸、維生素、礦物元素、抗生素、防蟲防霉劑等的概念，缺乏創(chuàng)造性的研究領(lǐng)域。而由于飼用抗生素超標(biāo)問題的逐漸突出，我國的飼料加工與畜牧養(yǎng)殖面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，作為我國的創(chuàng)新產(chǎn)品，甘露寡糖的開發(fā)及其在飼料中的應(yīng)用，可創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)及社會效益，并將帶動一個全新寡糖飼料行業(yè)的發(fā)展，將使我國的飼料工業(yè)發(fā)生革命性的變化，對于促進(jìn)我國飼料加工業(yè)的發(fā)展

29、、緩解畜牧養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境壓力具有重要意義。</p><p><b>　　3,寡糖藥物等：</b></p><p>　　寡糖與許多疾病的病理過程密切相關(guān)。無論是在基本的生命過程中，如受精、發(fā)生、發(fā)育、分化、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)恒態(tài)維持方面，還是在疾病的發(fā)生、發(fā)展中，如炎癥及自身免疫疾病、老化、癌細(xì)胞異常增生及轉(zhuǎn)移、病原菌感染等過程中，都涉及寡糖鏈的參與。以寡糖片段干擾

30、疾病的發(fā)生、發(fā)展以及致病菌的侵染，將是從病理上根治與預(yù)防疾病的重要途徑。因此，開發(fā)寡糖類新型藥物對人類健康意義重大。</p><p>　　4，寡糖植物生長調(diào)節(jié)劑--（寡糖素）</p><p>　　某些寡糖是一類具植物激素功能的調(diào)節(jié)劑，在植物生長調(diào)節(jié)、防病抗病方面具有重要作用。寡糖屬于天然來源、無環(huán)境污染且易獲取、成本低廉，是理想的生物農(nóng)藥。寡糖作為一種新的植物激素，可通過影響植物基因組的表

31、達(dá)，調(diào)節(jié)植物的生根、發(fā)育。寡糖可調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)系，有利于作物的生長。在化肥、化學(xué)類生長調(diào)節(jié)劑造成環(huán)境、植物品質(zhì)等的壓力日益增大的今天，寡糖作為有效的生化肥料，意義重大。寡糖的應(yīng)用必將給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來重大影響。</p><p>　　許多寡糖具有促進(jìn)表皮細(xì)胞生長、保濕等功能，在化妝品及其添加劑方面，具有很大的潛力。許多寡糖具有消除肉食品異味、絡(luò)合金屬離子、穩(wěn)定蛋白質(zhì)活性等功能，具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 <

32、/p><p><b>　　寡糖的市場需求</b></p><p>　　正是因?yàn)槿绱藦V泛的應(yīng)用價值，寡糖在全世界的需求量很大，而且呈逐年遞增的趨勢。從寡糖的全球需求也可以看出，寡糖有著巨大的市場價值。</p><p>　　在寡糖藥物方面，美國Plan A咨詢公司1992年提交了“Strategies in Carbohydrate Drugs 199

33、2-2000”的諮詢報告，指出在癌癥、自身免疫疾病、感染和心血管病的治療診斷中糖藥物將會占有很大比例，預(yù)計到2000年僅在美國就會有37億美元的寡糖藥物市場。寡糖藥物展現(xiàn)了無限商機(jī)。我國在肝素寡糖等抗平滑肌增生、抗腫瘤、抗病毒等藥物的研究開發(fā)上也取得了重大進(jìn)展，如能及時組織有關(guān)研究單位開展系統(tǒng)的寡糖藥物的研究開發(fā)，可望取得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果，形成巨大的市場。</p><p>　　隨著人們生活水平的提高，食品功

34、能化的發(fā)展趨勢勢在必行，寡糖在保健品領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，國外的銷售額近5億美圓，日本的寡糖市場也近4萬噸，銷售額近1.8億美圓。我國在“九五”期間已經(jīng)有所發(fā)展，主要為異麥芽寡糖、果寡糖等，其規(guī)模已達(dá)2萬噸，銷售額有2億多元，而從全國保健食品銷售額來看，1999年寡糖類產(chǎn)品的銷售近25億元，功能優(yōu)異寡糖作為保健品的開發(fā)將具有更大市場。</p><p>　　目前畜牧養(yǎng)殖業(yè)依賴的藥物飼料添加劑所造成的生態(tài)危害

35、性，日益受到人們的注意。歐盟已經(jīng)開始了限用抗生素的進(jìn)程，已禁止了螺旋霉素、泰樂霉素、維吉尼亞霉素、桿菌肽等作為飼料添加劑，這4種抗生素占據(jù)著80％的市場。丹麥自98年，在35公斤以上的豬飼料中不添加抗生素促生長劑，據(jù)德國農(nóng)業(yè)部透露，德國也將可能很快頒布有關(guān)法令，禁止在動物飼料中添加抗生素，而美國FDA禁止飼料中使用抗生素的范圍也正在擴(kuò)大。在飼料工業(yè)中，一個無抗生素的日子已經(jīng)不遠(yuǎn)了。如果抗生素禁令全球化，飼料和養(yǎng)殖業(yè)就必須要改變飼養(yǎng)策略以

36、優(yōu)化動物健康，效果顯著的寡糖就極可能取代抗生素，飼料業(yè)中 antibiotics就 將讓位于 prebiotics。作為對于養(yǎng)殖動物特別是幼畜和雛禽具有特殊功能的寡糖產(chǎn)品，可替代飼用抗生素，在國外已得到較充分的認(rèn)識與開發(fā)，而且已取得明顯的效果。我國飼料工業(yè)已發(fā)展成為我國工業(yè)體系中重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，飼料添加劑工業(yè)從80年代初期開始起步，目前年產(chǎn)量為25萬噸，年產(chǎn)值50億元。到2010年我國配合飼料的產(chǎn)量達(dá)到1億噸，對飼料添加劑的需求將大

37、幅增加。然而目前無論是在品種上還是在數(shù)量上，我國飼料添加劑遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了</p><p>　　歐盟是我國畜禽產(chǎn)品的重要出口市場，由于抗生素殘留量過高，歐盟自1996年8月停止從我國進(jìn)口禽肉以來，至今仍維持著對我國的進(jìn)口禁令，使我國蒙受了巨大的損失。根據(jù)歐盟有關(guān)指令的要求，自1999年1月1日起，所有對其出口動物源性食品的第三國須向其提供并執(zhí)行符合96/23/EC指令要求的殘留監(jiān)控計劃，并接受其考察，否則將停止從該國

38、進(jìn)口任何動物源性食品。隨著國際上對畜產(chǎn)品品質(zhì)要求的不斷提高,畜產(chǎn)品中添加劑殘留量超標(biāo),將是困擾我國畜禽產(chǎn)品發(fā)展的大問題。作為綠色產(chǎn)品的寡糖飼料，安全有效，具有迫切的需求背景。根據(jù)目前的試用結(jié)果，按照我國配合飼料的實(shí)際需求，寡糖飼料添加劑的市場約有5萬噸左右。</p><p>　　90年代以來，全球的寡糖產(chǎn)量主要集中在美國、日本和歐洲。日本有80多家公司參與寡糖的競爭，并開發(fā)出多種寡糖產(chǎn)品，如明治制果公司的寡果糖，

39、亞庫爾特公司的半乳寡糖，日研化學(xué)公司的乳果糖等。寡糖市場不斷增長，從1994年的2萬噸，已增長到1998年的近4萬噸，所開發(fā)的功能食品達(dá)70％的市場占有率。而新產(chǎn)品的開發(fā)仍是生物技術(shù)中的熱門領(lǐng)域。歐洲在寡糖方面的研究與開發(fā)也發(fā)展起來，目前在德國、法國、荷蘭、比利時等國已有了果寡糖、半乳寡糖等，其市場正在迅速擴(kuò)大。</p><p>　　非吸收性寡糖的生理功能在我國也得到了廣泛認(rèn)可，我國在九五期間已經(jīng)有所發(fā)展，主要為

40、異麥芽寡糖、果寡糖等，其規(guī)模已有千噸級，而大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)用酶尚依賴進(jìn)口。國內(nèi)寡糖的市場主要為功能食品。</p><p>　　國內(nèi)的寡糖近5年發(fā)展較快，還基本上是低聚糖的概念，生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)有20多家，生產(chǎn)能力有2萬噸左右，品種包括異麥芽寡糖、寡果糖、大豆寡糖等，而木寡糖、幾丁寡糖、半乳寡糖、海藻寡糖、甘露寡糖等正在中試開發(fā)中。其中異麥芽寡糖的生產(chǎn)廠家有10多家，生產(chǎn)能力以山東禹城最大，銷售較好（主要供應(yīng)腦白金），

41、去年銷售額過億元，而其它異麥芽寡糖的廠家境況并不太好。寡果糖有5－6家，云南天元、江蘇糧豐生產(chǎn)能力較大，有上千噸（糖漿），另外便是以黑龍江天菊集團(tuán)為代表的大豆寡糖，有百噸的生產(chǎn)能力。除了異麥芽寡糖多做添加劑出售外，其它寡糖品種大都以保健食品面市。另外，寡糖飼料添加劑已經(jīng)引起重視，異麥芽寡糖、寡果糖在深圳、杭州、江蘇等地公司都有飼料應(yīng)用的努力。寡糖農(nóng)藥也在發(fā)展，有成都生物所、大連化物所、青島海洋所、濟(jì)南天達(dá)公司等為代表。</p>

42、;<p>　　以下是歐洲統(tǒng)計的一份1995年和1997年的全球寡糖市場的材料：</p><p><b>　　全球的寡糖產(chǎn)量</b></p><p>　　商品化的寡糖 1995年產(chǎn)量(噸) 1997年產(chǎn)量(噸)</p><p>　　環(huán)糊精 4000

43、 4500</p><p>　　果寡糖 12000 22000</p><p>　　半乳寡糖 15000 25000</p><p>　　龍膽寡糖 400 100

44、0</p><p>　　蔗果糖 4000 5000</p><p>　　異麥芽糖 11000 18000 </p><p>　　異構(gòu)乳糖 20000 18000</

45、p><p>　　乳果糖 1600 2000</p><p>　　麥芽糖 10000 12000 </p><p>　　帕拉金糖 5000 8000</p>

46、<p>　　大豆寡糖 2000 3000</p><p>　　木寡糖 300 1500</p><p>　　甘露寡糖是寡糖品種的矯矯者，具有重要的生理功能，對維護(hù)人體腸道的正常環(huán)境，延緩衰老以及降血脂、降血壓、促進(jìn)機(jī)體免疫等方面具有明顯的作用

47、，并具有極大的發(fā)展?jié)摿?。僅從促進(jìn)雙歧桿菌增殖的角度看，經(jīng)日本、臺灣及國家權(quán)威部門檢測，其效果明顯優(yōu)于果寡糖、異麥芽寡糖等品種，并具有有效劑量低、熱值低、理化性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，與其它現(xiàn)有寡糖品種相比，具有明顯優(yōu)越的價格性能比。甘露寡糖除了具有促進(jìn)雙歧桿菌自然增殖的作用，在免疫調(diào)節(jié)、降血脂等方面的極具潛力，修飾的甘露寡糖已經(jīng)在人體自身免疫疾?。ㄌ悄虿　㈩愶L(fēng)濕、腫瘤轉(zhuǎn)移等）、器官移植排斥、抗病毒等方面顯示了重要的價值。因此，甘露寡糖在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)上

48、也具有巨大的潛在開發(fā)價值，甘露寡糖的發(fā)展也有利于推動醫(yī)藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。甘露寡糖可有效地提高動物的抗病能力，促進(jìn)動物的生長發(fā)育,可取代飼用抗生素，為一類新型的綠色飼料添加劑，也將大大促進(jìn)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　甘露寡糖的開發(fā)，已引起國際食品醫(yī)藥界的高度重視，在技術(shù)方面，也有許多化學(xué)提取、生物合成方面的努力，而利用β－甘露聚糖酶轉(zhuǎn)化資源豐富的半纖維素生產(chǎn)具重要功能與商業(yè)價值的甘露寡糖，無疑對有效開

49、發(fā)自然資源、提高人類的健康水平具有重要意義，并將開辟一個以半纖維素為基礎(chǔ)的新的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，更具有富國強(qiáng)民的深遠(yuǎn)影響。</p><p>　　我國具有豐富的生物自然資源，甘露寡糖生產(chǎn)的基本原料－魔芋，在西南貧困地區(qū)具有相當(dāng)豐富的資源，我國也已將魔芋產(chǎn)業(yè)的開發(fā)作為帶動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)政策，建立了一些魔芋生產(chǎn)基地，從產(chǎn)量到質(zhì)量都有了很大的發(fā)展，但其深加工，特別是高科技、高附加值的轉(zhuǎn)化尚待發(fā)展。田菁是半乳甘露寡糖的重要

50、原料，這類植物喜好鹽堿，根系微生物固氮能力強(qiáng)，是改良鹽堿灘地的好材料，同時田菁膠過去曾用于油田，資源量大，而現(xiàn)在已經(jīng)沒有出路。因此，甘露寡糖的產(chǎn)業(yè)化無疑將在地方生物資源的高科技開發(fā)、培育地方特色產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展方面具有示范作用。</p><p><b>　　項(xiàng)目涵括的內(nèi)容</b></p><p>　　本項(xiàng)目包括：β—甘露聚糖酶、甘露寡糖漿或粉，并以甘露寡糖為

51、基礎(chǔ)繼續(xù)合作開發(fā)新型的寡糖飼料添加劑。</p><p>　　β—甘露聚糖酶是中國科學(xué)院微生物所承擔(dān)的國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（攻關(guān)課題編號85—03—04），該項(xiàng)目于1996年通過了國家級鑒定和驗(yàn)收；</p><p>　　“β—甘露聚糖酶”的生產(chǎn)技術(shù)已申請國家專利（專利申請?zhí)枺?9102831.7）；</p><p>　　“酶法生產(chǎn)甘露低聚糖”是中國科學(xué)院微生物

52、所承擔(dān)的國家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（攻關(guān)課題編號96－C03－01－01），已通過鑒定驗(yàn)收；</p><p>　　“新型β—甘露聚糖酶的研制”獲2000年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎， 1999年度中國科學(xué)院技術(shù)發(fā)明獎。</p><p><b>　　技術(shù)方簡介</b></p><p>　　1．中國科學(xué)院微生物研究所</p><p&

53、gt;　　中國科學(xué)院微生物研究所是以應(yīng)用基礎(chǔ)和高技術(shù)創(chuàng)新為主體，從基礎(chǔ)研究到技術(shù)開發(fā)作縱深配置的綜合性研究所，科研活動涉及微生物多樣性、微生物分子遺傳、生物技術(shù)創(chuàng)新等領(lǐng)域?，F(xiàn)有職工400多人，其中院士4人，高級科研人員100多人。曾承擔(dān)并完成了多項(xiàng)國家、地方和國際合作項(xiàng)目，研究力量雄厚，具備大量精密儀器設(shè)備，在生命科學(xué)及生物技術(shù)研究領(lǐng)域，是國內(nèi)實(shí)力最強(qiáng)的單位之一。特別是在生物技術(shù)領(lǐng)域中的發(fā)酵工程、酶工程、糖工程等方面，為國內(nèi)處于領(lǐng)導(dǎo)地位

54、。已取得科研成果300多項(xiàng)，26項(xiàng)獲國家科技獎，為相關(guān)學(xué)科的發(fā)展、科技進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)繁榮做出了貢獻(xiàn)。</p><p><b>　　2．項(xiàng)目課題組</b></p><p>　　技術(shù)發(fā)明課題組的研究方向是極端微生物的研究與利用，除了基礎(chǔ)研究方面已經(jīng)取得突出的成績外，在應(yīng)用開發(fā)方面形成了特色與優(yōu)勢，尤其是在極端酶的開發(fā)應(yīng)用方面取得了較大成績。以極端酶進(jìn)行甘露寡糖的開發(fā)，在國

55、內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響。</p><p>　　課題組現(xiàn)有研究人員10多人，包括研究員2人，副研究員2人，助理研究員3人，博士、碩士研究生6人。</p><p><b>　　3．主要專家</b></p><p>　　馬延和：男，研究員，39歲。 1983年畢業(yè)于南開大學(xué)生物系，1991年赴西班牙Alicante 大學(xué)做訪問學(xué)者，1992年10月應(yīng)召回

56、國。先后主持了國家 “九五”攻關(guān)項(xiàng)目，國家“863”海洋領(lǐng)域課題等。以第一人身份獲99年度中科院發(fā)明二等獎，2000年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。1999年入選中科院知識創(chuàng)新青年科學(xué)家小組，現(xiàn)負(fù)責(zé)中國科學(xué)院知識創(chuàng)新等項(xiàng)目。</p><p>　　薛燕芬：女，38歲，副研究員，1988年畢業(yè)于中科院研究生院，1996年在俄羅斯科學(xué)院進(jìn)修?，F(xiàn)負(fù)責(zé)中科院重大區(qū)系項(xiàng)目、中俄合作項(xiàng)目等。曾獲國家科技進(jìn)步獎、中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎、中

57、國科學(xué)院發(fā)明獎等?，F(xiàn)負(fù)責(zé)中科院重點(diǎn)項(xiàng)目寡糖飼料添加劑的開發(fā)。</p><p>　　周培瑾：男， 62歲，研究員。1963年畢業(yè)于武漢大學(xué)。微生物所原所長， 現(xiàn)任“微生物資源前期開發(fā)” 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。曾主持完成了多項(xiàng)國家攻關(guān)、國家基金及中科院項(xiàng)目，曾獲國家科技進(jìn)步獎、中科院科技進(jìn)步獎等。</p><p>　　國內(nèi)的寡糖研發(fā)單位很多，在全國各生物技術(shù)相關(guān)的研究單位似乎大都能找到寡糖開發(fā)的

58、蹤跡。參加國家“九五”攻關(guān)計劃“酶法生產(chǎn)低聚糖”一個專題的科研單位就有10 多家，也基本代表了國內(nèi)寡糖開發(fā)的優(yōu)勢單位。從寡糖技術(shù)開發(fā)的核心上看，酶法合成、酶法降解、化學(xué)合成、化學(xué)降解為基本手段，而有產(chǎn)業(yè)化意義的是酶法生產(chǎn)。中科院微生物所是我國微生物學(xué)研究的權(quán)威單位，在發(fā)酵工程、酶工程、糖工程等領(lǐng)域具國內(nèi)公認(rèn)的“領(lǐng)先地位”，并一直是國內(nèi)寡糖開發(fā)的倡導(dǎo)和領(lǐng)導(dǎo)者。甘露寡糖研究組實(shí)際為極端微生物研究組，以極端酶介入寡糖的開發(fā)將繼續(xù)在國內(nèi)寡糖的技

59、術(shù)開發(fā)上處于領(lǐng)先地位。同時，微生物所在開發(fā)的寡糖品種很多，具有很大技術(shù)后勁。今后的技術(shù)依托可以微生物所為基本單位，然后聯(lián)系相關(guān)優(yōu)勢單位。</p><p>　　甘露寡糖的產(chǎn)業(yè)化前景</p><p><b>　　1．甘露寡糖原料</b></p><p>　　甘露寡糖是國際上競相開發(fā)的新型寡糖品種，美國已經(jīng)有化學(xué)合成產(chǎn)品，售價為98美元/克。甘露寡糖

60、出口的意向價格為4萬美元/噸，而其生產(chǎn)成本不足6萬人民幣/噸。</p><p>　　我國在九五期間寡糖產(chǎn)業(yè)已有所發(fā)展，異麥芽寡糖、果寡糖等已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其規(guī)模已有千噸級，而大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)用酶尚依賴進(jìn)口。</p><p>　　甘露寡糖的酶法生產(chǎn)技術(shù)是微生物所的一項(xiàng)擁有自主權(quán)的技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)將逐步取代國外現(xiàn)有的化學(xué)合成方法。通過國家“八五”、“九五”攻關(guān)計劃，該項(xiàng)目完成了新型甘露聚糖酶的中試

61、及擴(kuò)試生產(chǎn)，在國際上率先實(shí)現(xiàn)了葡萄甘露寡糖的酶解生產(chǎn)，開發(fā)出了甘露寡糖新產(chǎn)品。通過科技查新比較及專家鑒定，該技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。</p><p>　　2．甘露寡糖下游產(chǎn)品</p><p>　　微生物所已經(jīng)以甘露低聚糖為基礎(chǔ)研制開發(fā)了甘露低聚糖口服液，并于1997年獲得國家衛(wèi)生部頒發(fā)的保健食品證書?，F(xiàn)在項(xiàng)目已經(jīng)轉(zhuǎn)讓，但受讓方?jīng)]有投入生產(chǎn)。</p><p>　　甘露

62、寡糖飼料添加劑與企業(yè)合作，已經(jīng)進(jìn)行了初步的動物喂養(yǎng)試驗(yàn)，正在按照國家最新的規(guī)定進(jìn)行飼料添加劑證書的申報。</p><p>　　可以與技術(shù)方合作繼續(xù)開發(fā)保健品、飼料添加劑、甘露寡糖藥物等其他產(chǎn)品，進(jìn)一步合作研發(fā)或生產(chǎn)。</p><p>　　寡糖原料產(chǎn)品生產(chǎn)方案</p><p>　　推薦初期以小規(guī)模原料品生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)原料品的供、產(chǎn)、銷一體化。同時，逐步建立飼料添加劑的生產(chǎn)

63、線，進(jìn)行下游產(chǎn)品的生產(chǎn)，還可以與微生物所等科研單位繼續(xù)合作組建國家級“寡糖生物工程中心”。</p><p>　　甘露寡糖的生產(chǎn)的基本原料是魔芋精粉或田菁膠，這些在我國具有豐富的資源，而且期待高附加值開發(fā)。對原料的要求，除了合格的理化指標(biāo)，實(shí)際是其甘露多糖的含量。理化衛(wèi)生指標(biāo)有食品級的國家標(biāo)準(zhǔn)，而多糖含量雖說是越高越好，但對分子量等的質(zhì)量要求反而低，因此可以找到廉價的貨源。從出粉率上說，以一般的魔芋精粉或田菁膠為直

64、接原料，寡糖的產(chǎn)率在50％以上。當(dāng)然，原料的品種、產(chǎn)地、加工方式等，都要進(jìn)行控制。魔芋精粉的市場價格波動很大，一般年底收獲后的新產(chǎn)品價格，由于黏度、色澤等較好、出口量集中，價格就較高，報價2－5萬/噸都可以見到，而夏季前后，一般較便宜，1－3萬/噸也能找到。</p><p>　　甘露寡糖以魔芋或田菁為原料，保守估計總收率為50%，即2噸魔芋精粉可以生產(chǎn)1噸甘露寡糖。建議初始采用小規(guī)模生產(chǎn)，2噸發(fā)酵罐，10噸糖化罐

65、，每2天生產(chǎn)一個批次，每年共100個批次，總產(chǎn)量為100噸左右。然后放大到年產(chǎn)500-1000噸的生產(chǎn)能力。</p><p><b>　　1．工藝技術(shù)方案</b></p><p><b>　　1）菌種</b></p><p>　　本項(xiàng)目所采用的菌種系從我國極端環(huán)境中篩選分離的嗜堿芽孢桿菌N16-5，經(jīng)誘變育種選出的堿性β—

66、甘露聚糖酶高產(chǎn)突變株M103，菌種的篩選分離工作具有國際先進(jìn)水平。嗜堿芽孢桿菌經(jīng)發(fā)酵工藝擴(kuò)大培養(yǎng)后分泌的堿性β－甘露聚糖酶是一種半纖維素酶，可在堿性條件下將自然界廣泛存在的葡萄甘露聚糖、半乳甘露聚糖及β—甘露聚糖等降解為甘露低聚糖。實(shí)現(xiàn)了該酶工業(yè)發(fā)酵水平的突破，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。</p><p><b>　　2〕發(fā)酵工藝</b></p><p>　　通過菌種逐級放大至1

67、000-5000立升以上的發(fā)酵規(guī)模，可保證發(fā)酵罐中的接種量，以縮短發(fā)酵周期，提高其產(chǎn)出堿性β—甘露聚糖酶的能力，發(fā)酵液經(jīng)固液分離、超濾濃縮的工藝，在去水的同時還去除了低分子量的雜質(zhì)、無機(jī)鹽等，有效達(dá)到酶提取的目的。</p><p>　　堿性β—甘露聚糖酶的酶活水平為450-600μ/ml以上，酶收率80%以上，做到了高效率、低成本。</p><p><b>　　3）糖化工藝<

68、;/b></p><p>　　10000立升反應(yīng)罐中降解魔芋葡甘聚糖等多糖為甘露低聚糖，可采用經(jīng)典的制糖工藝路線，也可考慮采用超濾精制和反滲透濃縮等膜技術(shù)。此類膜技術(shù)既高效、廉價地去除了高分子雜質(zhì)，達(dá)到了精制的目的，又能使甘露低聚糖分子不脫乙?；?，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。糖化工藝轉(zhuǎn)化率在80%以上，甘露寡糖粉的純度為80％以上</p><p>　　技術(shù)路線：酶的發(fā)酵生產(chǎn)→酶解寡糖→提

69、取分離、純化→產(chǎn)品開發(fā)</p><p><b>　　工藝流程：</b></p><p>　　菌種－搖瓶－種子罐－發(fā)酵罐－絮凝－過濾－超濾－酶制劑</p><p>　　酶解糖化－脫色－過濾－純化－濃縮－噴干</p><p>　　2．主要設(shè)備（參考）</p><p>　　1）堿性β—甘露聚糖酶生產(chǎn)的主

70、要設(shè)備</p><p><b>　?。ㄈf元）</b></p><p><b>　　*SS—不銹鋼</b></p><p>　　2）甘露低聚糖（甘露低聚糖）生產(chǎn)主要設(shè)備</p><p><b>　　（萬元）</b></p><p><b>　　財

71、務(wù)分析</b></p><p>　　以小規(guī)模生產(chǎn)并留有擴(kuò)大發(fā)展余地計算，項(xiàng)目總投資3500萬元，</p><p>　　其中，固定設(shè)備投資：1500萬</p><p>　　流動資金： 1000萬</p><p>　　技術(shù)開發(fā)投資：1000萬</p><p>　　寡糖原料年產(chǎn)值4000萬元，</p&

72、gt;<p>　　飼料添加劑等二次開發(fā)產(chǎn)品年產(chǎn)值10000萬元</p><p><b>　　凈利潤率 30％ </b></p><p>　　（以上為粗略估計，僅供參考）</p><p><b>　　風(fēng)險分析和對策</b></p><p><b>　　1．技術(shù)風(fēng)險</b&

73、gt;</p><p>　　微生物所在技術(shù)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢，已經(jīng)積累的大量成功經(jīng)驗(yàn)。寡糖的生產(chǎn)已通過了中試，在產(chǎn)酶菌種、工藝參數(shù)、設(shè)備選型等諸多因素上，預(yù)計困難，分步落實(shí)，建立了先進(jìn)的工藝方案。回避項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險的最好策略是新產(chǎn)品的開發(fā)與技術(shù)的不斷進(jìn)步。如果其他機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目順利地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，并規(guī)模生產(chǎn)，將會出現(xiàn)競爭的局面。我們必須通過嚴(yán)格管理，并積極主動地開拓市場，不斷推出新產(chǎn)品、新技術(shù)，保證項(xiàng)目的順利發(fā)展。</

74、p><p><b>　　2．市場風(fēng)險</b></p><p>　　市場上，同類產(chǎn)品（異麥芽糖、果寡糖）雖然已經(jīng)上市，但市場遠(yuǎn)未飽和。在完成達(dá)到所規(guī)定的指標(biāo)后，所開發(fā)的寡糖產(chǎn)品在性能價格比上將具有明顯的優(yōu)勢，同時，以強(qiáng)有力的企業(yè)做后盾，預(yù)先啟動市場開發(fā)進(jìn)程，市場風(fēng)險完全可以克服。</p><p>　　微生物所曾向云南昭通華健公司轉(zhuǎn)讓了小試技術(shù)，并合作