子任务4实施方案—浙江中医药大学—发酵法制备N乙酰氨基葡萄糖关键技术研究与应用

海洋公益性行业科研专项经费项目

子任务实施方案

项目名称: 基于海洋微生物发酵的新产品开发技术研究与应用子任务名称:发酵法制备N-乙酰氨基葡萄糖关键技术研究与应用子任务编号: 2-4

项目承担单位: 国家海洋局第三海洋研究所

项目子任务承担单位: 浙江中医药大学

国家海洋局

二○一四年八月

项目子任务信息表

编写说明

1．本实施方案由项目子任务承担单位负责编写。

2．编写要求：

（1）总体目标、年度目标要完整、集中、明确、可考核，要充分考虑经济、技术等方面的可行性；

（2）研究任务和内容重点突出，技术路线清晰，技术关键点与创新点明确；

（3）项目子任务的组织实施管理等符合项目的特点，配套条件要保障落实，措施具体；

（4）经费预算根据充分，符合规定。

3．报告涉及到外文缩写要注明全称。

4．方案文本采用A4幅面纸，小四号宋体字打印，标题用小四号黑体字打印，表格用五号宋体字打印，行距25磅，页码居中，按项目编号顺序附项目实施方案后合并装订，由项目承担单位和项目子任务承担单位盖章后报国家海洋局海洋科学技术司，同时报送电子版本。

5、其他说明：

（1）《海洋公益性行业科研专项经费项目信息表》“子任务承担单位信息－联系人”指项目子任务承担单位科技处相关负责人。

（2）承担单位意见和项目子任务承担单位意见必须加盖法人单位公章，二级学院或重点实验室等盖章无效。

（3）子任务编号格式为“项目编号—1”、“项目编号—2”，依次顺延。

项目子任务实施方案填报内容

一、项目及项目子任务概述

海洋公益性行业科研专项“基于海洋生物发酵的新产品开发技术研究与应用”面对海洋生物资源可持续利用产业发展需求，依托海洋生物发酵工程技术，围绕海洋生物活性产物规模化制备关键技术，研究开发新技术、新工艺和新制品，提升我国海洋活性产物领域的技术创新能力和研究水平，形成系列海洋活性产物成套技术和产品。项目选择应用价值高、市场前景好的S-腺苷甲硫氨酸、隐甲藻胞外免疫多糖、N-乙酰氨基葡萄糖、岩藻黄素、褐藻胶改性专用裂解酶和苹果酸脱氢酶等重要海洋功能产物，利用现有的种质遗传改良技术，对目标菌（藻）株进行诱变育种和活性物质调控，从而有效提升海洋生物（微藻）活性产物的产量；建立活性产物生产菌（藻）株的种质改良、规模化发酵、分离提取和检测、活性控制、应用示范等共性关键技术研发链条；着力突破中试工艺技术瓶颈，实现从实验室研发到生产应用的连接，构建海洋生物（微藻）规模化发酵和分离提取的中试研发平台，实现目标产物高效、经济培养；建立目标产物分离提取和检测等关键技术，实现绿色清洁生产；对开发的新产品进行功能、活性、质量和安全性评价，为其产业化生产奠定基础。形成市场前景广阔、具有自主知识产权的成果，开发出多项产业化前景显著的高附加值产品。

“发酵法制备N-乙酰氨基葡萄糖关键技术研究与应用”作为海洋公益性行业科研专项“基于海洋生物发酵的新产品开发技术研究与应用”项目的子任务之一，主要针对当前N-乙酰氨基葡萄糖发酵生产过程中的共性问题，通过海洋生物中高效的氨基葡萄糖合成相关功能基因的挖掘技术、微生物遗传育种改良技术、发酵工艺的优化和控制和稳定快速的提取分离和纯化技术等多个环节的开发与应用，建立稳定的N-乙酰氨基葡萄糖合成相关功能基因的异源表达和活性评价体系，从海洋生物中挖掘潜在的高效氨基葡萄糖合成酶和氨基葡萄糖乙酰化酶基因；通过微生物遗传育种的方法，构建获得高产N-乙酰氨基葡萄糖的发酵生产菌株；在此基础上，通过葡萄糖流加和溶氧控制等技术，建立微生物发酵法生产氨基葡萄糖的新工艺，并在100L级的发酵罐中进行中试研究；以分子蒸馏法、

离子交换发和膜分离等技术有机结合，建立高效快速的氨基葡萄糖的提取和纯化技术；并最终获得N-乙酰氨基葡萄糖样品2kg。，并申报发明专利2项。

本子任务由浙江中医药大学牵头，国家海洋局第三海洋研究所参与共同完成。子任务经费共204万元，投入工作量共236人月。

二、必要性及需求分析

1．必要性

N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）在体内具有重要的生理作用，如参与肝肾解毒，发挥抗炎、护肝的作用；作为抗菌消炎药物，治疗风湿性关节炎和胃溃疡等。目前主要的生产方法为甲壳素水解法。水解法消耗大量的酸碱，腐蚀设备，环境污染严重，纯化工艺复杂，产品有鱼腥味，存在过敏效应。相对于甲壳素水解法，微生物发酵法生产不受资源限制，对环境污染小，产品无鱼腥味，不存在过敏效应。氨基葡萄糖作为一种市多年的骨保健产品，无疑会有良好的发展前景。

GlcNAc 广泛存在于真菌细胞壁及虾蟹的外骨骼中，是甲壳素与壳聚糖的组成成分。在自然界中，细菌、酵母、真菌、植物及动物体内也广泛存在GlcNAc。GlcNAc 也是糖蛋白和蛋白聚糖的主要成分，在人与动物的关节软骨组织中起着重要作用，并大量存在人类眼睛晶状体中。早在20 个世纪60年代，GlcNAc 就已被大量用于骨关节炎的治疗。研究表明，它能够有效作用于软骨组织治疗风湿性关节炎，其次对白血病癌细胞具有抑制作用，并有消炎护肝的功效。GlcNAc 在食品保健领域也有着广泛的应用，在一些欧美国家GlcNAc 被视为天然无害的食品及保健品配料而得到大量推广，而目前国内相关产品较少。

目前，生产GlcNAc 的方法主要有3 种，即酸水解法、酶解法及微生物发酵法。前两种方法的生产原料基本上来源于虾蟹的外骨骼，即从虾蟹壳中提取甲壳素与壳聚糖，再经酸解或酶解获得GlcNAc。高浓度的盐酸在一定的反应条件下能够将虾蟹壳中的甲壳素与壳聚糖降解为GlcNAc，但由于浓盐酸的大量使用会带来严重的环境问题，将逐步受到国家相关政策的限制；酶解法是利用壳聚糖酶对虾蟹壳进行降解，现在面临的最大问题是生产效率低下，表现为壳聚糖酶价格较高、转化时间较长及生产成本较高。且来源于虾蟹壳的GlcNAc 在临床应用