生物寡糖产业技术体系.DOC

青岛市生物寡糖产业技术路线图 生物寡糖（Oligosaccharide）是指由2～20个相同或不同单糖分子构成的直链或支链的糖类化合物，多以游离状态存在于动植物体中。生物寡糖不仅是生物体的能量物质和结构组成物质，而且是重要的信息传导物质，由于其具有活性广泛、生物利用度高、安全、环保等特点，在疾病诊断与防治、营养与保健、畜牧养殖及植物生长调节等方面应用前景广泛，在国际上已经发展成为一个涉及化学、生物学、医学等学科，应用于食品、医药、农业、日用化工、军工等领域的新兴产业。据统计，2004年全球生物寡糖功能食品市场已超过400亿美元。2007年，生物寡糖饲料市场超过170亿美元，且每年以10％的速度增长。 我市拥有中国海洋大学、中国科学院海洋研究所等从事生物寡糖研究的科研机构，近年来，在海洋生物生物寡糖的制备和应用开发等方面取得了重大进展，突破了一批具有自主知识产权的关键技术，中国海洋大学的“海洋特征生物寡糖的制备技术与应用开发”项目获得了国家技术发明一等奖。此外，我市还拥有国内海藻加工规模较大的明月海藻集团公司、胶南聚大洋海藻公司以及青岛云宙、利中、海汇、百成等甲壳质公司等，每年可提供3000多吨各类海藻多糖和壳多糖。我市应充分发挥生物寡糖研发技术优势、海洋资源优势和产业优势，尽快把生物寡糖产业培育成蓝色经济区的战略性新兴产业。青岛市生物寡糖产业技术路线图涉及的范围涵盖生物寡糖来源、制备工艺流程及应用研究等三个方面。 一、国内外生物寡糖技术发展现状与趋势 （一）生物寡糖产业技术体系 图1　 生物寡糖产业技术体系示意图 按生物学功能不同，生物寡糖可以分为普通生物寡糖和功能性生物寡糖，普通生物寡糖（如蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖等）可被机体消化吸收，产生能量。功能性生物寡糖（如异麦芽生物寡糖、果生物寡糖、半乳生物寡糖、木生物寡糖、壳生物寡糖等）具有特殊的生理学功能，不会被人和动物肠道消化吸收，可以一直到达消化道下部而被双歧杆菌等有益菌利用，从而提高人和动物机体免疫机能。本文中所指的生物寡糖特指功能性生物寡糖。 由于自然界（陆生和海洋动植物、微生物等）含量较少，要获得大量生物寡糖通过糖工程技术获得生物寡糖生物寡糖表 1 生物寡糖关键技术研发现状及发展趋势 关键技术 研发现状 发展趋势 生物寡糖的制备技术 目前主要有酶法、物理法和定向化学法制备生物寡糖3种途径。物理法主要采用超声波、微波降解等；化学降解包括酸法、碱法、自由基氧化降解等；酶法包括非专一性酶和专一性降解酶。 探索低成本、高特异性生物寡糖制备技术，建立从原料中直接获得生物寡糖方法。酶法合成、酶法降解等酶工程手段是生物寡糖开发的重点 生物寡糖的分离与纯化 生物寡糖有相似的化学组成，多种可能的异构体，多种连接方式和分支形式，结构异常复杂；生物寡糖分子缺乏生色团或荧光团，检测较困难，而有重要生理活性的糖缀合物中的生物寡糖组分可得量很小，因此生物寡糖混合物的分离纯化是研究的重点和难点之一 高纯度单一生物寡糖的分离纯化技术，分离纯化中试工艺研究 生物寡糖的结构分析 不同方法制备的生物寡糖细微结构不同，结构决定活性。因此，生物寡糖序列分析技术十分重要，目前分析生物寡糖结构的方法有：化学法（部分／完全酸水解、甲基化分析、Smith降解、过碘酸氧化、乙酰解、甲醇解、三氧化铬氧化等）；物理法（核磁共振、质谱、电泳等）；生物学法（主要用于酶解产物的分析）。 对于生物寡糖产业化生产，还需要建立微量、快速有效的分析技术，建立各种生物寡糖微量分析技术平台 生物寡糖的活性评价 生物寡糖尤其新开发的生物寡糖是否有活性，以及活性如何等，需要建立不同层面的评价方法，是保证生物寡糖如何快速开发的基础。 分子水平（糖芯片）、细胞水平以及动物水平的安全性和有效性评价 生物寡糖的化学修饰与生物合成研究 有些生物寡糖没有生物活性，或者活性较低，通过进行引入活性化学基团提高其离子强度或者亲脂性等达到生物寡糖药物开发目的。此外，有些特殊生物寡糖可用生物合成的方法获得，研制开发具有特殊作用（如糖疫苗）的药物。 将生物寡糖与已有非糖类药物进行化学偶联，获得新的糖类化合物；在现代中医药理论指导下，研制生物寡糖中药。 （二）世界生物寡糖技术专利地图 以“Oligosaccharide or Oligosaccharides”为关键词，检索包括美国、日本、英国、法国、德国、瑞士、欧洲和WIPO等国外专利数据库，筛选后共得到4176项生物寡糖相关专利，分别对专利申请量、国别、IPC分布及申请人等进行统计分析，得到世界生物寡糖专利地图，如图2所示。 图 2 世界生物寡糖专利地图 1、申请趋势——以专利公开年统计，世界生物寡糖专利自1978年出现，专利申请量平稳上升，1998年和2004年出现两次波峰，生物寡糖产业正处于技术