厦门大学卢英华课题组产业成果海门市科学技术局

1、卢英华：博士，教授，博士研究生导师。卢英华教授于1995年获浙江大学化工系生物化工专业硕士学位，同年4月到厦门大学化工系工作。1998年5月获德国DAAD奖学金，由国家公派到德国攻读博士学位，2002年8月获德国比勒菲尔德大学（University of Bielefeld）分子生物技术专业博士学位。2002年10月回到厦门大学工作。2004年9月参加中组部、团中央组织的第四批博士服务团，赴四川省遂宁市挂职锻炼服务一年。2007年8月被聘为厦门大学化学化工学院博导，2007年11月被聘为厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系教授，2008年2009年任厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系

2、主任，2009年至今任厦门大学化学化工学院副院长（主管科技成果转化及产学研合作）。主要从事生物化工及精细化学品开发等方面的研究工作。负责承担科研项目10多项，发表学术论文70多篇，出版专著1部。卢英华教授课题组与多家企业开展合作，多项产品与技术已实现产业化或中试生产，转让/委托开发合同金额已超过3500万元，在精细化工领域积累了丰富的研发和技术转化经验。目前兼任福建省环境微生物学会副主任委员、福建省食品工业协会技术专家委员会委员、厦门市生物化学与分子生物学会常务理事、福建省厦门市卫生局医学科技与教育顾问、厦门银鹭食品有限公司技术中心顾问。高密度培养裂殖壶藻生产二十二碳六烯酸（DHA）DHA属于

3、人体必需脂肪酸之一，有重要的生理调节功能和保健作用，其增强记忆与思维、提高智力等作用十分显著。DHA还能保护视网膜，可预防近视和改善视力，对婴幼儿的视觉发育、视觉功能的正常发挥有非常重要的作用。此外，DHA能调节血脂有效成分，具有清理血清胆固醇和甘油三醇、扩张和软化血管、健脑益智的功效，能从许多环节上有效地防止动脉粥样硬化性疾病和血栓性疾病。DHA还具有预防老年痴呆症、神经性疾病的功效。DHA在食品、保健品和养殖行业有重要用途，目前全世界超过70个国家（包括中国）强制规定在婴儿奶粉中添加DHA。DHA的传统来源是从深海鱼油中提取，资源有限，纯化复杂，得率低。该技术利用富含不饱和脂肪酸的海洋裂殖

4、壶藻生产精制DHA藻油，完成了从菌种筛选进化、小试、中试到工业化生产的成套技术，先后在厦门汇盛生物有限公司等企业进行工业生产，转让经费超过3000万元。75吨发酵罐的主要指标达到：生物量 150-180 g/L，总脂肪酸100-120 g/L，DHA 51-60 g/L，提取总收率85%，创年销售收入至少1亿元。高山被孢霉生产功能性食品ARA花生四烯酸(Arachidonic acid，简称AA 或ARA)，是属于-6系列的一种多不饱和脂肪酸，具有广泛的生物活性和重要的营养作用。ARA 不仅是机体组织细胞膜的结构成分；同时也是前列腺素、环前列腺素和白三烯类等二十碳衍生物的直接前体。其具有多种生

5、理活性，已在婴幼儿保健食品、医药、化妆品等领域得到广泛应用。 ARA的传统来源是动物肝脏、猪肾上腺、血液、鱼油和蛋黄等，但动物组织中的ARA含量很低，约为0.2%，并且受来源和季节的限制，这种方法制备的ARA价格昂贵，不能满足市场的需要。低等真菌，特别是被孢霉属真菌含有大量的ARA，因此利用微生物发酵法生产ARA是制备ARA的新途径。该技术以筛选的高产ARA高山被孢霉发酵生产ARA，完成了小试、中试的发酵和提取技术，高山被孢霉细胞生物量达50 g/L以上，ARA的发酵水平达15 g/ L以上。 功能性食品添加剂虾青素(ASTA)生产项目虾青素（astaxanthin， ASTA)化学名称：3，

6、3-二羟基-4，4-二酮基-，-胡萝卜素，分子式C40H52O4，是一种红色素，可以赋予观赏鱼、三文鱼、虾和火烈鸟粉红的颜色。虾青素的抗氧化和抗衰老功能大大超过现有维生素E、天然胡萝卜素、玉米黄素、叶黄素、角黄素等，在自然界，虾青素具有最强的抗氧化性。虾青素已经广泛应用的领域水产养殖、家禽养殖、人类食品及保健营养品、化妆品和人类药品和兽类药品等领域广泛应用。只有藻类和酵母菌和细菌等可以产生虾青素，更高等的动物不能转化出这种化学结构。该技术采用自主筛选的高产红法夫酵母，利用葡萄糖为原料直接发酵生产虾青素，ASTA的发酵单位可达700 mg/L以上，发酵周期为120-130 h之间，发酵工艺简单。

7、已在合作企业进行70吨发酵罐的工业生产，长期连续运行平稳，操作稳定，各项指标达到要求。重组毕赤酵母表达新一代地特胰岛素(Dete Insulin)在胰岛素的临床应用中，即使是人胰岛素，也存在不良反应和耐受性方面的缺陷，尤其是低血糖风险和体重增加，成为了胰岛素治疗中人们关注的重要问题。新一代可溶性长效胰岛素类似物 地特胰岛素降糖作用变异性小，可降低低血糖发生危险。本项目开发的地特胰岛素通过将天然人胰岛素B链上排列在第30位的苏氨酸（Thr）去掉，在第29位赖氨酸（Lys）上结合一个14C 游离脂肪，目的是通过其分子间强大的自身聚合以及脂肪酸侧链与血清白蛋白结合，形成蛋白结合体，实现长效作用，用于

8、治疗型糖尿病，目前已批准在我国上市。本项目由自主构建的毕赤酵母基因工程高效分泌表达地特胰岛素原，目前的发酵水平达500-700 mg/L，表达蛋白经过柱纯化，酶切和蛋白自我折叠，获得高纯度和高活性的地特胰岛素。生产技术已经在合作公司100 L的发酵装置开展，各项指标达到要求。重组大肠杆菌发酵生产L-色氨酸L-色氨酸（Tryptophan, Trp）L-色氨酸作为人体的必需氨基酸，参与人体蛋白质合成和代谢网络调节，具有调节蛋白质合成、增强免疫及促进人体消化等功能。L-色氨酸在食品工业的应用价值主要在于它被广泛地用作食品添加剂、调味剂和抗氧化防腐剂。由于L - 色氨酸及其代谢产物对机体的广泛作用，

9、在医学上被用作氨基酸注射液和复合氨基酸制剂。L-色氨酸也是动物维持生长的必需氨基酸。缺乏L-色氨酸导致动物采食量下降、生长迟缓、被毛粗糙。动物体内不能合成L-色氨酸，而植物性饲料中的L-色氨酸通常不能满足猪禽的需要。L-色氨酸可参与动物体内血浆蛋白质的更新，并可促进核黄素发挥作用，还有助于烟酸与血红素的合成。因此，色氨酸作为动物体内不能合成而又具有多项生理功能的必需氨基酸,已经被我国农业部确认为6种饲料级氨基酸之一，成为继赖、蛋氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。因此潜在需要量很大。加上中国庞大和不断增长的饲养业将使色氨酸的市场需求进一步扩大。本项目通过基因工程技术构建高效表达L-色氨酸的重组大肠

10、杆菌，利用葡萄糖为原料直接发酵生产L-色氨酸，糖酸转化率可达22.4，接近理论糖酸转化率（22.7%），发酵周期短 （36-40 h），发酵工艺简单，适合大规模生产。发酵单位稳定在45 g/L以上。已在合作企业完成150吨规模发酵罐工业生产，收率：饲料级80 % ，药品级：70%；各项指标达到要求。东方拟无枝酸菌发酵生产万古霉素万古霉素是由东方拟无枝酸菌(Amycolatopsis、oriertalis)的发酵液中分离得到的具有抗革兰氏阳性菌的一种糖肽类抗生素，在临床上常被用作治疗由耐甲氧西林金黄色葡萄(MRSA)和耐甲氧西林表皮葡萄球菌(MRSE)引起的严重感染病首选药物和被用作在-内酯酰胺

11、类抗生素或其他抗菌药物治疗失败后可以使用最后手段，同时万古霉素被国际抗生素专家誉为 “王牌抗生素”。由于万古霉素独特的作用机制，且多肽类抗生素在体内易分解，使其不仅在临床上而且在畜牧业上也得到了广泛的应用。世界每年万古霉素的需求量总计大概4050吨，其中25吨左右在美国市场销售，其次是日本和欧洲主要国家市场。估计世界年销售额约在5亿6亿美元之间。万古霉素作为窄谱抗生素的二线用药，国际市场需求量增幅始终保持在3%4%之间。本项目由自主筛选的高产东方拟无枝杆菌素发酵生产万古霉素，发酵水平7-8 g/L，发酵时间120 h。经过膜过滤、上柱吸附层析、冷冻干燥等分析纯化工艺，最后获得高纯度的万古霉素原

12、料药，提取收率55-60%，产品质量达到USP28和EP5.0标准。已经在国内知名抗生素生产企业进行20吨发酵罐工业试生产。玫瑰孢链霉菌发酵生产达托霉素达托霉素(Daptomycin)是由玫瑰孢链霉菌发酵产生的酸性脂肽类抗生素。由于其独特的结构和作用机制，在临床上与万古霉素相比表现出广谱、药效快、给药小、副反应小的优点，是目前世界上公认的万古霉素等现用抗生素的最佳替代品，主要用于耐药菌，如耐万古霉素的肠球菌(VRE)，耐甲氧西林的金葡菌(MRSA)，糖肽类敏感的金葡菌( GISA), 凝固酶阴性的葡萄球菌(CNS) 和耐青霉素的肺炎链球菌( PRSP)的感染。达托霉素的作用机制与其他抗生素不同

13、，它通过扰乱细胞膜对氨基酸的转运，从而阻碍细菌细胞壁肽聚糖的生物合成，改变细胞质膜的性质；另外，它还能通过破坏细菌的细胞膜，使其内容物外泄而达到杀菌的目的,因此细菌对达托霉素产生耐药性可能会比较困难。随着超级耐药菌出现，其他抗生素对其无效情况下，达托霉素成为最后一道屏障。国内国际市场对达托霉素需求逐年增加，2009年市场需求超过5亿美元。目前，达托霉素的发酵生产技术在国内还是空白，是国内医药企业大力开发的下一代治疗多药耐药性革兰氏阳性病原菌所致危及生命的严重感染的新一代抗生素药物。本项目以诱变选育的高产玫瑰孢链霉素发酵生产达托霉素，开发的发酵生产技术已经在国内知名抗生素生产企业进行1吨发酵罐中

14、试，发酵水平1.4-1.7 g/L，发酵时间192 h。经过膜过滤、离子交换、吸附层析、冷冻干燥等分离纯化步骤，可获得高纯度的达托霉素原料药，产品质量达到USP28和EP5.0标准。新型生物防腐剂纳他霉素和乳酸链球菌素生产项目纳他霉素(Natamycin)，是由一种纳塔尔链霉菌(Streptomyces Natalensis)经发酵产生的一种多烯大环内酯类物质，能有效地抑制和杀死霉菌及酵母菌。纳他霉素是一种安全、低毒、高效的新型生物防腐剂，已经在很多国家得到广泛使用，包括欧盟，大部分北美和东欧国家，以及一些中东国家。乳酸链球菌素（ninhibifory substance，缩写为Nisin）也

15、叫乳酸链球菌肽或尼生素，是从链球菌属（Streptococcus）的乳酸链球菌发酵产物中提取的一类多肽化合物。由于Nisin是一种多肽，进入人体后易被蛋白酶分解，因此是一种高效、无毒、安全的天然食品防腐剂。它能有效地抑制引起食品腐败的革兰氏阳性菌的生长和繁殖，尤其对产生芽孢的革兰氏阳性菌有特效。两者联合使用可有效抑制和杀死食品中的所有细菌、霉菌和酵母，起到防腐保鲜的作用。随着对化学防腐剂对人体健康的危害和天然食品保鲜防腐剂性质及作用机理的逐步阐明, 以天然食品防腐剂取代化学合成防腐剂已是一种必然的趋势。生物防腐剂纳他霉素和乳酸链球菌素广泛应用于肉制品、乳制品、果汁、葡萄酒、植物蛋白食品、罐装食

16、品，以及饲料、鲜花、水果的防腐保鲜。本项目纳他霉素(Natamycin)生产采用诱变筛选的高产褐黄孢链霉素发酵生产，发酵单位可达10-12 g/L。Nisin通过乳酸链球菌发酵生产，经过滤、柱吸附和结晶获得Nisin产品，发酵单位达12000-15000 IU/mL。开发的发酵生产技术已经在合作企业20吨规模发酵罐进行试生产。基因工程菌高效表达胞外b-葡聚糖酶b-葡聚糖酶是专一性水解b-葡聚糖的水解酶。b-葡聚糖是一类非淀粉类多糖，它是由30%的b-1, 3-葡萄糖苷键和70%的b-1, 4-葡萄糖苷键组成的链状多糖。大麦中含有2-10%的b-葡聚糖，在用大麦酿造啤酒时，由于麦芽汁中含有这种多

17、糖导致粘度很高，无法过滤；在成品中如果含b-葡聚糖，将会在啤酒冰冻后形成雪花状浑浊物。因此国外在啤酒生产中要添加b-葡聚糖酶。在饲料工业中，由于饲料大麦、燕麦胚乳中含b-葡聚糖，而动物肠道不分泌降解该糖的酶类，导致饲料营养价值降低。在饲料中添加少量的b-葡聚糖酶，可增加家畜对谷物的消化与吸收，并可消除饲料中的抗营养因子，提高饲料的利用率，从而提高畜禽生长速度和饲料转化率，是大麦等禾谷类作物作为优质的能量饲料而应用于饲料生产。因此，b-葡聚糖酶的应用价值，已日益引起关注。 目前，国内b-葡聚糖酶的需求多通过进口满足。国内b-葡聚糖酶的生产均通过分离、筛选木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、丝状真菌等进行

18、生产，菌体生长慢，产量低，基本不能满足生产要求。本项目将b-葡聚糖酶从枯草芽孢杆菌中获得的b-葡聚糖酶基因（杂交基因）和BRP分泌系统克隆到质粒pLF3和pET中，再转入大肠杆菌BL21(DE3)中，或将b-葡聚糖酶基因经密码子优化后导入重组毕赤酵母，极大地提高了b-葡聚糖酶的耐热度和表达量，并使b-葡聚糖酶分泌到培养集中。在合作企业1吨发酵罐中利用优化培养基培养，大肠杆菌胞外产酶量达到3000 IU/mL，重组毕赤酵母更达到30000 IU/mL以上。高密度培养重组大肠杆菌生产基因治疗和基因疫苗的非病毒载体质粒DNA基因治疗是指将正常基因植入靶细胞代替病人细胞中的遗传缺陷基因，或关闭、抑制异常表达的基因，以达到预防和医疗疾病目的的一种临床医疗技术。基因治疗中最重要的环节是选择适当的基因载体,将治疗基因准确运送到靶细胞。用于基因治疗的载体主要有病毒和非病毒两大类。病毒载体的优点是基因表达的时间长，转染效率较高，缺点是对外源基因的容纳量少（约为4.5 30 kbp)、稳定性差、会引起免疫系统反应，此外在确保安全性上仍有些问题。因此非病毒载体正在成为最有吸引力的基因传递载体。质粒DNA作为一种新的非病毒转基因载体，优点是安全可靠、稳定、对外源基因的容纳量不限