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南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發酵食品中分離得到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用蔗糖合成低聚果糖。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發酵食品中分離得到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用蔗糖合成低聚果糖。為了提高低聚果糖的產量和純度，項目組采用溫敏質粒結合反向篩選標記——無痕基因敲除法對菌株的其他胞外產物和六個胞外蛋白基因以及3個細菌胞外多糖基因（簇）進行了敲除；5L罐分批發酵低聚果糖的產量（42 h）達到43.34g/L。為了進一步提高蔗糖酶的分泌表達，項目組整合強啟動子和信號肽對菌種進行改造，在5L發酵罐采用補料分批發酵工藝，菌株低聚果糖產量達101.7 g/L。分子量約5000Dal，純度95%以上。 項目優勢：                                                    （1）低聚果糖產品產量高：101.7g/L；產品純度高：95%以上； （2）解淀粉芽孢桿菌屬農業部規定可使用的微生物菌種； （3）所構建的重組菌株是采用無痕敲除法從解淀粉芽孢桿菌而來，菌株不含抗性基因，具有安全性； （4）采用國內發酵企業通用的發酵設備即可實施生產。

低聚果糖是由果糖基連接生成的多糖，微生物來源的果聚糖是含 有β (2→6) 糖苷鍵及少量β (2→1)側鏈的果聚糖，低聚果糖具有改善腸道菌群平衡的作用。低聚果糖特有的理化特性和生理功效如水溶 性膳食纖維、雙歧桿菌增殖因子等是以高純度低聚果糖為原料作實驗 而得結論。除了具有天然多糖共同的特點如生物相容性、生物降解性、 安全無毒，還具有抗腫瘤、抗糖尿病、免疫增強、降血脂等多種重要 的生物學功能，而且可用于制備納米材料，在生物醫藥和功能食品等 方面具有巨大的應用潛能，體現出巨大的潛在市場價值。 國內目前 以酶轉化法生產的低聚果糖執行國家低聚果糖標準 GB/T 23528- 2009，產品是蔗糖-果糖或果糖-果糖聚合度為 2-9 的功能性低聚糖， 分子量為 342-1476。 新一代低聚果糖采用菌體發酵法合成生產，美 國市售產品分子量約 5000。是很好的益生元產品。 項目特色和創新之處： 南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發酵食品中分離得 到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用 蔗糖合成低聚果糖。為了提高低聚果糖的產量和純度，項目組采用溫 敏質粒結合反向篩選標記-------無痕基因敲除法對菌株的其他胞外產 物和六個胞外蛋白基因以及 3 個細菌胞外多糖基因（簇）進行了敲除； 5 L 罐分批發酵低聚果糖的產量（42 h）達到 43.34 g/L。為了進一步 提高蔗糖酶的分泌表達，項目組整合強啟動子和信號肽對菌種進行改 造，在 5 L 發酵罐采用補料分批發酵工藝，菌株低聚果糖產量達 101.7 g/L。分子量約 5000 Dal，純度 95%以上。 項目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是分離自傳統發酵食品，生 產主要原料為蔗糖；菌種改造采用無痕基因編輯技術，具有安全性 2. 補料分批發酵產量為：101.7 g/L;分子量約為 5000；純度大于95.0%; 3. 授權專利號為：ZL201410405975.2 市場應用前景： 目前,低聚果糖的應用領域逐步擴大，除了生產人類保健品口服 制劑之外，在中老年營養品、中老年專用奶粉、嬰兒奶粉、部分營養 飲料等中實施添加；某些化妝品中也需要加入低聚果糖。還是替代抗 生素在飼料中添加的主要成分之一。隨著腸道菌群影響人類健康研究 新成果的不斷報道，低聚果糖----益生元/膳食纖維越來越受到人們 的青睞。開展該產品的生產將會獲得巨大的經濟效益和社會效益。另 外，生產中實施廢菌體回用技術工藝，可使發酵做到近零排放，具有 綠色生態效益.

低 聚 乳 果 糖 是 一 種 新 型 的 功 能 性 低 聚 糖 ， 化 學 名 為 O-β-Dgalactopyranosyl-(1,4)-O-α-D-glucopyranosyl-(1,2)-β-Dfructofuranoside，由三個單糖組成，包括葡萄糖基、半乳糖基和果糖基。它是 一種非還原性低聚糖，分子式和相對分子質量分別為 C18H32O16 和 504.4 g/mol。 25°C 時，低聚乳果糖在水中的溶解度為 3670 g/L，大于同溫度下蔗糖的溶解度 （2000 g/L）。相對于其他低聚糖，它的甜味特性比較接近蔗糖，甜度為蔗糖的 30%。另外，低聚乳果糖粉末具有較好的吸濕型。在中性時條件下加熱時，低聚乳果糖水溶液比較穩定，在 pH 值 4.5、120°C 條件下加熱 1 h 不會發生分解， 同等條件下，它的耐酸性、耐熱性與蔗糖水溶液相似。由于它低熱量、甜味特性接近蔗糖，具有改善腸道微環境、促進礦物質吸收、降低膽固醇和抑制脂肪吸收、免疫調節等生理功能，已經在各種食品中得到了廣泛應用。 本項目技術是以乳糖和蔗糖混合體系為底物，利用酶法生物技術合成低聚乳果糖。低聚乳果糖作為食品功能因因子可用于食品、飲料等相關領域。 

菊粉內切酶是能夠使菊科植物菊芋或菊苣所含多糖（-鍵連接的聚果糖）在 糖鏈內部隨機降解，生產低聚果糖的生物酶。低聚果糖具有增殖腸道雙歧桿菌、 排除體內有害物質、增強免疫力、降低膽固醇、預防結腸癌、抗衰老等多種生 理功能，作為保健品具有巨大的市場。目前亞洲國家和地區，如中、日、韓、 臺灣等，都是以蔗糖為原料利用果糖基轉移酶合成的（合成法）。產品純度低、 工藝復雜、成本高，需要色譜分離才能得到純度高的產品。菊芋或菊苣產量高、 種植成本低、富含菊糖（-鍵連接的聚果糖）。

菊粉內切酶是能夠使菊科植物菊芋或菊苣所含多糖（-鍵連接的聚果糖）在糖鏈內部隨機降解，生產低聚果糖的生物酶。低聚果糖具有增殖腸道雙歧桿菌、排除體內有害物質、增強免疫力、降低膽固醇、預防結腸癌、抗衰老等多種生理功能，作為保健品具有巨大的市場。目前亞洲國家和地區，如中、日、韓、臺灣等，都是以蔗糖為原料利用果糖基轉移酶合成的（合成法）。產品純度低、工藝復雜、成本高，需要色譜分離才能得到純度高的產品。菊芋或菊苣產量高、種植成本低、富含菊糖（-鍵連接的聚果糖）。

低水溶性結晶Ⅴ型和結晶II型一樣，具有相當穩定的熱力學區間，是一種帶有三嗪環支鏈的縮聚物，主要用于聚丙烯的阻燃，在聚丙烯中的添加量僅為5～15%時，可以達到結晶II型添加量達30%同樣的阻燃效果，由于添加量小、阻燃性能好，因而其力學與機械性能在達到同樣的阻燃效果的同時得到了極大的提升，是聚磷酸銨系列阻燃材料中最具前途的新品種，目前國內還沒有這方面的研究與工業生產報道。本項目采用創新的聚磷酸銨的制備工藝，利用非五氧化二磷原料路線，制備的結晶V型聚磷酸銨具有低水溶性和優異的阻燃效果，符合國家環境保護要求及磷化工行業產業結構調整方向。在所制備的低水溶性結晶V型聚磷酸銨中，創新性的原位聚合了具有高耐熱性的三嗪環，使本產品作為阻燃材料具有優異的性能。

本項目獲國家科技進步二等獎、中國專利獎優秀獎，江蘇省專利獎金獎等； 十一五國家科技支撐立項。 項目簡介 以玉米芯為原料，采用蒸汽爆破、酶解、集成膜分離（微濾除雜、納濾脫鹽、 超濾脫色、納濾濃縮）技術制備低聚木糖，得到低聚木糖含量（對總糖）為>70% 和>90%的兩種型號的糖漿和糖粉產品，其中木二糖~木四糖含量≥70%。生產成本 為 60000 元/噸，顯著低于國內外同類產品。項目技術具有節能、高效、環保的 優點，生產線居國內外領先水平。已先后在新疆、山東等地實現產業化生產，最 大規模為年產 2000 噸低聚木糖

本項目技術通過生物煉制技術對大米草等多種海洋源生物質進行組分分離，獲取纖維素、半纖維素與木質素，并通過木聚糖酶將半纖維素轉化為低聚木糖。項目科學意義如下：（1）通過大米草中纖維素、半纖維素與木質素組分分離，闡明大米草等海洋源生物質纖維素、半纖維素與木質素組成與結構特點（2）通過木聚糖酶及半纖維素側鏈酶（如阿拉伯糖苷酶、阿魏酸酯酶、乙酰酯酶、葡萄糖醛酸酶等）對大米草半纖維素特異性酶解，解構海洋源生物質半纖維素素的分子結構特征。

低聚半乳糖是由半乳糖基和葡萄糖基構成的聚合度為 2～6 的寡糖。低聚半乳糖具有甜度低、水分活度低，對酸、熱穩定等理化性質。低聚半乳糖還具有非致齲齒性、非消化性(具有類似膳食纖維的生理功能)、促進腸道雙岐桿菌增殖等功能。因此，低聚半乳糖作為一種功能性食品添加劑廣泛應用于乳制品、糖果、罐頭等食品。本項目提供一種利用 β-D-半乳糖苷酶與高濃度乳糖溶液反應得到高轉化率的低聚半乳糖的新技術。所得低聚半乳糖產品安全可靠，是一種很有市場潛力的功能性甜味劑

一、成果簡介 低聚半乳糖是一類重要的益生元，能夠選擇性的促進腸道內有益菌如雙歧桿菌、乳酸菌等的增殖，抑制腐敗菌和有害菌的繁殖，目前已作為一類重要的功能性食品添加劑應用于各類食品生產中。牛奶中含有4.5%左右 的乳糖，不僅甜度低、溶解性差，而且還容易導致人飲用后腹瀉、腹脹和腹痛等乳糖不耐癥。據統計全世界普遍存在乳糖不耐癥的問題，尤以亞洲人最為嚴重，85%的人都存在不同程度的乳糖不耐反應。采用β-