技术详细介绍
一、项目简介
本项目技术通过生物炼制技术对大米草等多种海洋源生物质进行组分分离，获取纤维素、半纤维素与木质素，并通过木聚糖酶将半纤维素转化为低聚木糖。项目科学意义如下：（1）通过大米草中纤维素、半纤维素与木质素组分分离，阐明大米草等海洋源生物质纤维素、半纤维素与木质素组成与结构特点（2）通过木聚糖酶及半纤维素侧链酶（如阿拉伯糖苷酶、阿魏酸酯酶、乙酰酯酶、葡萄糖醛酸酶等）对大米草半纤维素特异性酶解，解构海洋源生物质半纤维素素的分子结构特征。
二、前期研究基础
本实验室已经完成在毕赤酵母中的高效表达黑曲霉半纤维素酶，包括主链酶GH10家族内切β-1,4-木聚糖酶、GH3家族β-木糖苷酶以及侧链酶GH62家族阿拉伯糖苷酶、GH67家族α-葡萄糖醛酸酶。本论文进一步从黑曲霉中克隆GH11家族内切β-1,4-木聚糖酶，CE1家族乙酰木聚糖酯酶和阿魏酸酯酶A等基因并在毕赤酵母中高效表达以构建完整的半纤维素水解酶体系。在此基础上，利用重组半纤维酶对竹材加工剩余物和小麦麸皮进行协同酶解，研究半纤维素酶协同作用机理，实现半纤维素的高效酶水解转化为高附加值产品。
本项目技术已经过中试示范，以滩涂大米草为原料进行中试测试，低聚木糖得率6～9%。与目前低聚木糖龙头企业山东龙力生物科技股份有限公司（A股上市公司，代码：002604）相比，低聚木糖单位成本更低，产品价值更高。
在量产低聚木糖基础上，开发了系列新型低聚木糖保健品。产业化的工艺包括原料粉碎、及预处理、半纤维素提取分离纯化、木聚糖酶发酵、糖化产低聚木糖、低聚木糖分离纯化等过程。在第一阶段分级分离预处理提炼半纤维素，并以半纤维素为原料制取木聚糖；第二阶段发酵生产木聚糖酶，利用新型工艺将木聚糖水解为低聚木糖；第三阶段对低聚木糖糖化液等进行分离提纯，结合已有的成熟保健品技术，开发形成新型产品，包括高纯低聚木糖、低聚木糖保健口服液等。
三、应用技术成果
低聚木糖（Xylooligosaccharides, XOS）是一种重要的功能性食品，由2~7个木糖以β-1,4-糖苷键连接而成的混合物，它除了具有低热、稳定、安全、无毒等良好的理化特性外，还有促进肠道内有益菌繁殖、抑制有害菌生长的独特生理功能，现已引起广泛关注。低聚木糖可高效增殖双歧杆菌，具有调节肠道菌群，润肠通便，提高免疫力、降低血压、血清胆固醇及血糖、防龋齿、清口臭、促进人体对钙的吸收等功效。目前，低聚木糖已经在保健食品、动物食品领域广泛使用，并逐步向乳品、功能性食品饮料、糖果、医药辅料、婴幼儿配方食品、营养强化剂等市场领域渗透，极具市场前景。我国低聚木糖年需求量达5万吨，国际上需求量每年以25%的速度递增，日本市场年需求量约5万吨，欧美市场年需求量约10万吨。市场价格约18万元/吨。
本项目低聚木糖技术已经过中试放大。
产糖用水解酶中试装置
已建成年5000吨级海洋活性功能糖综合利用生产线，需要资金1500万元，土地10亩。达产后预计年产500吨低聚木糖（75L型），纸浆3200吨、木质素饲料1000吨，销售收入7590万元，净利润1500万元。
四、合作企业
厦门华澄制药有限公司，厦门晓岚生物科技有限公司