日前，华东理工大学生物工程学院赵黎明教授领衔的“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”项目获得了上海市科技进步一等奖。该项目提出了全生物法制备氨基葡萄糖（以下简称氨糖）的绿色技术路线，建成了万吨级氨糖绿色生物制造生产线，并已与多家企业合作应用。
技术瓶颈亟待解决
随着全球老龄化进程的加快，被骨关节炎困扰的人越来越多。作为治疗和改善骨关节药品以及保健品的核心原料，氨糖也被越来越多的人熟知。全球氨糖市场达百亿美元，我国产能占全球 90%，却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，菌种合成效率不高、痕量关键杂质难以去除等技术瓶颈亟待解决。
针对这些问题，赵黎明领衔的“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”项目，提出了全生物法制备氨糖的绿色技术路线，突破了其中的技术难题，并实现了产业化应用，产生了良好经济效益。
全生物法开发成功
这条技术路线的原理是怎样的呢？
赵黎明团队首先通过构建和改造高效的菌种并优化发酵工艺来制备 N-乙酰氨基葡萄糖 ，然后再使用脱乙酰酶对其进行脱乙酰基处理，再经纯化工艺从而得到产物氨糖。与传统生产工艺相比，该工艺技术更加温和与环保，也更加高效稳定。
在 N-乙酰氨基葡萄糖的生物发酵生产方面，团队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，减少代谢溢流，开发出可高效、稳定生产乙酰氨糖的高产新菌株；再通过发酵过程优化与控制，其最终发酵生产强度已达到国内外规模化生产最高水平。
用酶制剂取代盐酸对 N-乙酰氨基葡萄糖脱乙酰，是实现氨糖全生物法制造的核心环节。“我们从嗜热微生物菌种库中通过定向筛选，并对筛选出的酶制剂进行分子改造，获得高转化率的脱乙酰酶，然后通过创制新型载体进行酶固定化来降低生产成本。”赵黎明介绍，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。
针对终端产品容易结块发黄的行业难题，团队通过解析关键杂质，创新了高效分离技术、合成了专用树脂和分离工艺，开发了电场流场耦合膜分离装备，提高了氨糖纯化效率，实现了高品质氨糖（纯度≥99.5%）的规模化生产，从而彻底解决了这一行业难题。
实现全链条技术创新
据赵黎明介绍，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。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。
目前，该项目获授权发明专利 27 件，发表论文 44 篇，制定标准 5 件，并在 6 家企业实施了产业化应用，建成了万吨级氨糖绿色制造生产线，为应用企业创造了巨大的经济效益。此外，该项目还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，进一步引领了产业技术发展方向。
