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基本信息

项目名称:
利用门多萨假单胞菌NK-01 合成褐藻寡糖
小类:
生命科学
简介:
利用门多萨假单胞菌NK-01发酵生产褐藻寡糖,并开发其在医药、食品、饲料、化工和化妆品等行业的应用,生产出大批量有重要价值的下游产品。 确立褐藻寡糖的发酵工艺流程和下游分离提取工艺流程,完成门多萨假单胞菌NK-01发酵生产褐藻寡糖的结构鉴定和分子量的表征。为以葡萄糖一步法发酵生产褐藻寡糖奠定基础。
详细介绍:
当前,生产褐藻寡糖采用的是两步法即:首先从海藻等植物中提取褐藻多糖中,然后再通过微生物产生的降解酶进行降解生产褐藻寡糖。本作品筛选出的门多萨假单胞菌NK-01(Pseudomonas mendocina NK-01)作为发酵菌种,以葡萄糖为原料进行褐藻寡糖的生产,生产出的褐藻寡糖分子量较低、结构稳定、无需进一步降解即具有生理活性。所得到的高产褐藻寡糖一步发酵生产菌株,具有重要的学术价值和巨大的应用价值。 利用门多萨假单胞菌NK-01发酵生产褐藻寡糖,并开发其在医药、食品、饲料、化工和化妆品等行业的应用,生产出大批量有重要价值的下游产品。 确立褐藻寡糖的发酵工艺流程和下游分离提取工艺流程,完成门多萨假单胞菌NK-01发酵生产褐藻寡糖的结构鉴定和分子量的表征。为以葡萄糖一步法发酵生产褐藻寡糖奠定基础。

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

发明目的和基本思路: 利用门多萨假单胞菌NK-01发酵生产褐藻寡糖,并开发其在医药、食品、饲料、化工和化妆品等行业的应用,生产出大批量有重要价值的下游产品。 确立褐藻寡糖的发酵工艺流程和下游分离提取工艺流程,完成门多萨假单胞菌NK-01发酵生产褐藻寡糖的结构鉴定和分子量的表征。为以葡萄糖一步法发酵生产褐藻寡糖奠定基础。 创新点: 当前,生产褐藻寡糖采用的是两步法即:首先从海藻等植物中提取褐藻多糖中,然后再通过微生物产生的降解酶进行降解生产褐藻寡糖。本作品筛选出的门多萨假单胞菌NK-01(Pseudomonas mendocina NK-01)作为发酵菌种,以葡萄糖为原料进行褐藻寡糖的生产,生产出的褐藻寡糖分子量较低、结构稳定、无需进一步降解即具有生理活性。所得到的高产褐藻寡糖一步发酵生产菌株,具有重要的学术价值和巨大的应用价值,这是本作品的特色和创新点。 技术关键和主要技术指标: 褐藻寡糖发酵工艺的确立和下游产物分离提取工艺的建立是本作品的技术关键。褐藻寡糖单体的确定和褐藻寡糖分子量表征是本作品的主要技术指标。

科学性、先进性

褐藻寡糖有多种合成方法。化学合成法主要缺点是需要多重基团保护和去保护步骤, 产量低, 因而没有实际的工业价值。用酶法制备褐藻寡糖, 是先从海藻中提取褐藻多糖,再分离纯化得到褐藻寡糖裂解酶,通过降解反应,使高分子量的褐藻多糖降解,进而实现制备褐藻寡糖系列产物。 但是,酶的分离纯化比较繁琐, 且在这一过程中酶也容易失活, 酶法生产的价格也比较昂贵。 此外,从海藻等植物中提取的褐藻多糖中,含有的多酚、内毒素、热原和蛋白质等杂质成分使得其生物相容性仍不理想。另外,从海藻中提取的褐藻寡糖组成和结构(G、M片段排列方式) 明显受产地、季节及提取工艺技术的影响,导致性能差异明显,造成其应用性能不稳定。 利用微生物生产褐藻多糖拥有从植物中提取多糖所不具备的优点:不含有内毒素、多酚等杂质;生产周期短,不受季节、地域和病虫害条件限制, 能实现稳定的质量控制,因而具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景。

获奖情况及鉴定结果

2009年12月12日于天津市在天津市微生物学会2009学术研讨会上,相关论文“利用门多萨假单胞菌NK-01同时合成中长链聚羟基脂肪酸酯和褐藻寡糖及其结构鉴定”被评为优秀论文。

作品所处阶段

中试阶段。

技术转让方式

专利权转让。

作品可展示的形式

实物、产品;样品。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

技术特点:利用门多萨假单胞菌NK-01从葡萄糖出发发酵生产褐藻寡糖,工艺简单,安全性、稳定性高。 改革开放30多年来,以海藻提取加微生物酶法降解生产技术为代表的中国褐藻寡糖市场从无到有,从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级,逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。褐藻寡糖市场规模比改革初期扩大了几十倍乃至几百倍,其发展成就令世人瞩目。 预计:投产以后能够带来巨大的经济效益。

同类课题研究水平概述

改革开放30多年来,以海藻提取加微生物酶法降解生产技术为代表的中国褐藻寡糖市场从无到有,从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级,逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。褐藻寡糖市场规模比改革初期扩大了几十倍乃至几百倍,其发展成就令世人瞩目。 褐藻寡糖是褐藻多糖的寡聚物, 是聚合度较小的褐藻多糖。又称为褐藻胶寡糖,英文名称为Alginate oligosacharides。来自细菌的褐藻多糖和来自海藻的褐藻多糖具有相同的基本结构, 差别仅在于细菌褐藻多糖中C2 和/或C3 羟基常常不同程度地被乙酰化, 乙酰化程度因菌株及生长条件的不同而有明显的差异。褐藻多糖及其寡聚物已广泛应用于食品、制药、化工等多个领域, 具有广阔的开发前景, 如富含甘露糖醛酸的褐藻多糖和寡糖具有抗肿瘤和免疫调节等作用[2, 3] 。据报道,褐藻寡糖具有显著的抗癌、抗凝、降脂、免疫调节和抗衰老作用, 既可作为保健食品, 也可作为治疗药物或杀菌剂或防腐剂。 褐藻寡糖的应用领域概括起来主要有:① 功能食品和医药原料;② 农业领域的应用; ③ 养殖业饲料添加剂; ④ 褐藻寡糖作为杀菌剂和防腐剂的应用潜力; ⑤ 作为天然抗氧化剂,清除自由基,抗衰老。 由于褐藻寡糖具有很多的生物活性, 现已引起国内外学者的广泛关注,已成为生物技术领域研究的热点, 尽管褐藻寡糖有着广阔的应用前景, 但是迄今为止, 因其生产成本较高, 还未实现稳定供应。因此,利用微生物发酵技术生产褐藻寡糖,并开发其在医药、食品、饲料、化工和化妆品等行业的应用,生产出大批量有重要价值的下游产品, 应该成为学术界和产业界共同奋斗的方向与目标。相信, 不久的将来褐藻寡糖将以其独特的功能在人们未来的生产生活中得到广泛应用。 褐藻寡糖有多种合成方法。化学合成法主要缺点是需要多重基团保护和去保护步骤, 产量低, 因而没有实际的工业价值。用酶法制备褐藻寡糖, 是先从海藻中提取褐藻多糖,再分离纯化得到褐藻寡糖裂解酶,通过降解反应,使高分子量的褐藻多糖降解,进而实现制备褐藻寡糖系列产物。 但酶的分离纯化比较繁琐, 且在这一过程中酶也容易失活, 酶法生产的价格也比较昂贵。
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