骨关节炎是一种退行性关节疾病，约有73%的骨关节炎患者年龄在55岁以上，且60%为女性。目前，全球骨关节炎患者已近6亿，随着人口老龄化及肥胖和损伤率上升，患者数量预计将持续增加。
氨基葡萄糖（以下简称氨糖）是治疗和改善骨关节药品以及保健品的核心原料，全球市场达百亿美元。尽管我国氨糖产能占全球90%，但存在着传统工艺生产效率与产品品质低、绿色化水平低等挑战，需要解决菌种合成效率不高、痕量关键杂质难以去除等瓶颈问题。
华东理工大学生物工程学院教授赵黎明领衔的项目“氨基葡萄糖全生物法高效绿色制造关键技术及产业化应用”，提出了全生物法制备氨糖的绿色技术路线，突破了氨糖传统生产中的技术难题，目前已与多家企业合作应用，建成了万吨级氨糖绿色生物制造生产线。
10月23日，2023年度上海市科学技术奖公布，该项目获上海市科技进步奖一等奖。
N-乙酰氨基葡萄糖酶法脱乙酰生产线。图片由赵黎明团队提供
团队首先通过合成生物学和代谢工程相关技术，对菌株的代谢网络进行重塑，开发出了可高效、稳定生产乙酰氨糖的高产新菌株。同时，团队对发酵过程进行了优化，生产强度已达到国内外规模化生产最高水平。
“我们从嗜热微生物菌种库中通过定向筛选、分子改造获得高转化率的脱乙酰酶，并通过创制新型载体进行酶固定化来降低生产成本。”赵黎明表示，该技术成功取代了传统的盐酸水解脱乙酰法，实现了氨糖的全生物法工业化制造。
为确保产品品质，团队创新了高效分离技术，根据杂质特性合成了专用树脂，并研制了电场流场耦合膜分离装备，最终实现了高品质氨糖（纯度≥99.5%）的规模化生产，彻底解决了产品容易结块发黄的行业难题。
赵黎明介绍，该项目历时12年，开展了从菌种高通量筛选、代谢网络调控、发酵过程优化控制到产品分离纯化精制的全链条技术创新，大幅降低了原料单耗、过程能耗和三废排放量。经中国轻工业联合会组织的专家鉴定，整体技术达到国际领先水平。项目也为合成生物学应用于我国功能糖产业绿色生物制造提供了成功范例，助力“健康中国”“美丽中国”及“双碳”战略实施。