在合成生物学领域,我国科学家再次取得里程碑式突破。河南农业大学农业部农业微生物酶工程重点实验室近日公布,其团队通过构建全球首个多酶级联催化系统,成功破解昆布聚糖(β-1,3-葡聚糖)规模化生产难题。这项被业界称为"糖链合成魔方"的技术,不仅将生产成本压缩至原有工艺的1/20,更使我国成为首个掌握该核心技术的国家。
图 团队成员进行分子实验
昆布聚糖作为天然生物活性多糖,因独特的β-1,3-葡聚糖三股螺旋结构,在抗肿瘤、免疫调节、抗氧化等领域展现巨大价值,但其工业化生产长期受制于高昂成本和环保瓶颈。国际市场上,爱尔兰Megazyme公司同类产品售价高达6000美元/克,国内产业严重依赖进口。
河南农业大学毛国涛副教授领衔的科研团队,依托"多酶级联催化"核心技术,创新性开发出以可再生蔗糖为原料的合成路径。通过定向改造β-葡萄糖苷酶、纤维二糖磷酸化酶等关键酶元件,构建"酶-底物-产物"精准匹配的催化网络,使昆布聚糖合成效率提升,纯度达医药级标准。该成果已申请国家发明专利6项,技术参数国际领先。
图 固若金“糖”团队
传统昆布聚糖生产依赖微生物发酵或化学合成,存在能耗高、污染重、产物混杂等问题。项目团队首创的"自下而上"酶法合成技术,全程无有毒试剂添加,反应条件温和,废弃物可100%生物降解,碳排放量减少80%。目前,团队已建成公斤级中试生产线,并推出首款昆布聚糖食品胶囊产品,可满足医药、功能食品、化妆品等领域需求。
"我们的技术不仅解决了‘卡脖子’难题,更让昆布聚糖从‘实验室珍品’走向大众健康市场。"项目负责人毛国涛表示。作为青年英才计划入选者,其团队在木质纤维素降解酶领域深耕十年,此次突破标志着我国在多糖生物合成领域实现从跟跑到领跑的关键转折。
据《中国功能性食品行业白皮书》预测,2025年国内功能性食品市场规模将突破6000亿元,其中免疫调节类产品占比超30%。"固若金糖"胶囊的问世,填补了国产高纯度昆布聚糖产品的空白。经第三方检测,该产品可显著提升巨噬细胞活性(增强率达230%),抗氧化效能超维生素C 5倍,兼具肠道菌群调节功能,未来可延伸至特医食品、生物材料等高附加值领域。
实验室主任展望:"未来三年,我们希望这种‘植物黄金’成为每个家庭药箱里的常备品。"这项始于实验室的技术突破,正在书写中国健康产业的新篇章。
