建立稀有糖研究报告院(所)项目实施建议书

1、专业资料建立稀有糖研究院（所）项目建议书（2009年草稿）1、概述1.1.1项目名称：建立稀有糖研究院（所）项目建议书主办单位名称： 法定代表人：1.1.2编制的依据和原则依据：1990年至2009年国已有的稀有糖生产科研项目的生产经 营状况以及国际、国技术开发趋势；依据：2006年1月2009年5月国际、国稀有糖的市场和原 料资源状况；依据：有关鼓励资源综合利用和支持发展的重点高新技术的相关 政策；1.1.3项目提出的背景、投资的必要性和经济意义2、项目简介在过去的很长一段时间,糖只是作为生物体能量转化和结构 组成的物质被认识.直到上世纪60年代,糖类作为信息分子的生 物学功能才逐渐为人们所

2、认识.尤其是1988年,当牛津大学生化 系的德韦克首先提出糖生物学（Glycobiology）这一新名词以来,标志着对糖及糖的衍生物（包括糖蛋白,糖脂和蛋白聚糖）的研究,已逐渐成为世界生物学研究的新热点.近些年来,同时随着分子 药理学的发展,我们发现临床上多药物,其实都是通过作用于分 子糖而产生效用的,例如我们早已熟知的一些抗生素类药物,红 霉素,万古霉素等.国外也出现了大量致力于开发糖类药物的专业资料生 物医药公司甚至一些大牌的生物制药公司,如Bayer（拜 耳），Roche（罗氏），也发花费了大量财力物力在糖类药物的开 发上1.因此,大量糖工程设计的药物也应运而生,其中,抗凝血 药物Lov

3、enox,Fragmin,治疗白障药物Healon,抗流感药物Relenza,Tamiflu,以及Hib疫苗等,相继投入市场2.糖类药物 的最大优势就是毒副作用小。糖类在人体可以水解，变为营养 和能量，这对治疗癌症有格外重要的意义。目前大部分抗肿瘤 药物为核酸药物，毒副作用很强。此外，糖类药物应用围广泛，可以抗炎症、抗血栓等等，其 使用围还在不断开发研究当中。国外从上世纪8 0年代开始研发糖类药物。法国已经生产 出人工合成的5个糖的寡糖抗血栓新药，并于2 0 0 2年在美 国、日本和欧洲一些上市。中国国目前还没有自主研发的糖类 药物。人们对生命过程中糖的功能的研究同时导致了所谓糖类药 物，正因

4、为糖参与了生命的几乎全部过程， 糖类药物对治疗各种 疾病都显示了巨大的前景，如免疫系统疾病，心血管系统疾病， 神经系统疾病，感染性疾病，癌症，炎症等等。可以说，每一个 糖功能的新发现都会马上引发一场药物研究的大竞赛。其实，糖类化合物一直是一类最重要的药物之一。 值得特别指出的是糖 生物学和糖类药物的发展为中医中药的研究与发展提供了一个 极好的机遇，这是因为两者之间有着密切的联系。糖药物的最重要特点是， 他们中间的大多数是作用于细胞表 面。因为糖类或糖复合物主要分布在细胞表面，参与细胞和活性 分子的相互作用，专业资料而且往往是一系列生理和病理过程的第一步， 如果这第一步被阻断了， 有关的生理和病

5、理过程也就不能随之发 生，由于多数以糖类为基础的药物的作用位点是在细胞表面， 而 不进入部， 因此，这类药物对整个细胞， 进而对整个机体的干扰， 就这一点而言， 由于糖类药物靶向定位到机体中特定部位，不仅 能进一步减少是副作用，而且能降低糖药物的使用剂量。因此不 仅可以作治疗疾病的药物，而且可以作为保健类药物。糖类物质作为药物的主要功能有以下几个面1对免疫系统的影响2多糖、寡糖药物降血糖的作用3抗辐射4抗病毒作用5抗类风湿关节炎的糖类药物6 以糖类物质为基础的疫苗 各国政府对糖生物学研究的支持 日本1989年日本创刊了 糖科学与糖工程动态(TIGG)杂志。 同 年日本政府科学技术厅提出关于“糖

6、工程基础与应用研究推进 战略”的咨询，经过专家评议后成为详尽的战略案，于1991年 由科学技术厅、 厚生省、农林水产省和通商产业省联合实施 “糖 工程前沿计划”， 总投资百亿日元。该计划包括：糖工程和糖 生物学。后者又分为糖分子生物学、糖细胞生物学。同时，成 立了“糖工程研究协议会”作为协调机构。这协议会编辑出版 了专著糖工程学。美国美国能源部于1986年资助佐治亚大学创建了复合糖类研究 中心专业资料(CCRC)，建立复合糖类数据库(CCSD)，相关的计算机计 划也称为糖库计划(Carbank Project)。1990年底已收集了6000个糖结构数据，1992年增加到9200个(包含在200

7、00份 记录中)，1992年底有关的记录增加到22000份，1996年增加 到42000份。1996年一年中增加的数量为1991年的4倍。 欧洲欧盟19941998年的研究计划中有一项“欧洲糖类研究开 发网络”计划(European Carbohydrate Plaform)。其目的 是携带欧洲各国的糖类研究和开发，以强化欧洲在糖类基础研 究以及将研究成果转化为商品面与美国、日本的竞争能力。蛋白质、核酸和糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核 酸的研究已经成为生命科学中的热点问题。糖类的研究一度被 人遗忘，只有少数科学家在苦苦探索着糖类的奥秘，糖类研究 成了生命科学中的灰姑娘。然而，随着蛋白质和

8、核酸（主要是 基因的研究）中更多的奥秘被人类知晓，糖类的重要性也浮出 水面， 成为了医学研究的“甜蜜之点”， 糖类研究这个“灰姑 娘”等来了属于她自己的马车。科学家认为，糖类的研究将像 一个人见人爱的“甜苹果”一样，获得更多科学家的青睐，将 成为生命科学研究中的新热点。称为攻克疾病的“甜苹果”各国的医学研究人员正研究糖是如影响帕金森氏病、早老性痴呆症和像艾滋病那样的传染病的发展。最近的研究结果表明，糖复合物表面糖链结构的改变和很多疾病的发生是相伴随的。专业资料病毒、细菌、真菌、寄生虫等病原体，为了能进入细胞，首先必须和细胞表面的糖类结合。最常见的流感病毒的感染就是 它先和宿主细胞表面的带有唾液

9、酸的糖链结合。一些病原体还 能分泌一些外毒素作为攻击宿主的武器，如霍乱毒素、白喉毒 素等。在植物中也有类似的毒素，如蓖麻毒素。这些毒素也能 和糖脂或糖蛋白表面的糖链结合，然后转运进入细胞，并干扰 细胞的不同类型的生化反应。抵抗疾病的糖药物来源很广，其多数是天然存在的化合物，例如多糖类的糖苷类。这和当前回归自然的潮流相一致， 而且可 以和开发中草药相结合。 这些以糖类为基础的药物，不仅可用于 人类，还可以用作农药，比起传统的化学农药来，以糖类为基础 的生化农药对环境的污染更小。在碳水化合物研究领域中，糖按来源和生产和应用的数量、历史可分为常见糖类，如蔗糖（白糖）、葡糖糖、麦芽糖（饴糖）、 乳糖等

10、为常见糖，另一类叫稀有糖（日本称为稀少糖）国际糖协 会（ISRS对稀有糖的定义为“在自然界中存在但含量极少的一 类单糖及其衍生物”。尽管在自然界中含量极少，这些物质却在 膳食、保健、医药等领域中发挥着非常重要功能。例如，木糖醇 是一种功能性甜味剂，具有降血糖、改善肝功能、防龋齿、减肥 等功能；D-塔格糖具有低热量、低吸收、抗龋齿、降血糖、改善 肠道菌群及良好的理化性质等优点；D-阿洛酮糖是一种低能量、不消化的蔗糖替代品；D-阿洛糖具有抑制活性氧、抑制癌细胞增 殖等功能；专业资料L-系列糖可以作为各种化学产品、药品的生产原料。稀有糖的生理功能研究将是未来人们研究的热点，随着科技的不断发展，人们的

11、认识逐渐提高，稀有糖的功能将不断被发掘 和利用。稀有糖的重要的研究容。通过糖基多样化法（Glycorandomazition）对某些药物的糖基结构修饰已被证明能提高活性、降低毒性和克服抗药性，对红霉素、万可霉素、柔红霉素和蝴蝶霉素的糖基改造也都取得了 进展。事实证明，以药物分子中的糖基作为切入点进行药物的修 饰可以获得更“像药的” (drug-like)结构类似物。因而具有很 高的应用价值。稀有糖(uncommon sugars)是常见糖(葡萄糖、半乳糖 等)分子中至少有一个羟基被氢原子或其他基团取代所形成的化 合物。世界上70%的药物先导化合物是直接从天然产物中衍生出 来的。并且大部分是含糖

12、化合的二级代物。 多抗生素药物中都含 有一个或多个稀有糖结构(Scheme1)。稀 有糖在抗生素药物 中对其生物活性具有十分重要的影响， 具有多功能， 从影响药物 动力学到直接与细胞靶如蛋白质，DNA和RNA等相互作用。 已 确定的它们起着重要作用的面包括：细胞的粘合与细胞-细胞识别作用，受精，蛋白质折叠，神经生物学，外源移植和免疫应答 中的靶识别作用。由于稀有糖的特殊生物作用， 利用稀有糖修饰现有药物和天 然产物已成为新药开发研究的前沿和热点研究领域之一， 也是最 有希望获得具有更高临床应用价值的新药的法之一。专业资料发改委、科技部、商务部于2004年将“疗效突出的新型化 学合成药、新型抗生

13、素药物、手性小分子药物、合成多肽药物、 核酸类药物、 糖类药物以及作用新靶点的天然药物和贵重金属药 物。”列入当前优先发展的高技术产业化重点领域指南。发展和改革委员会食品工业“十一五”发展纲要中第六 章：“十一五时期食品工业发展的重点行业及区域布局”明确提 出：“重点抓好稻谷、小麦、玉米、大豆和薯类的精加工与综合 利用，。进一步发展应用前景广、市场需求潜力大的淀 粉糖、有机酸、聚乳酸、变性淀粉、多元醇等深加工产品”。农 业部农产品加工业“一五”发展规划第三章“重点领域与 相关区域布局”中明确提出发展专用变性淀粉、玉米淀粉、多元 醇、乳酸、淀粉基生物材料等精深加工产品”。项目还符合产 业结构调整

14、指导目录（2007年本）（征求意见稿）第一类“鼓 励类”第十六章“轻工”第15类“天然食品添加剂原料及生产 技术开发应用”中的规定。该项目是鼓励发展的产业化项目。科技部、财政部、税务总局关于高新技术企业认定管理办法中规定的“重点支持的高新技术领域”之中有：“天然物质中提取或通过发酵提取的新的有效单体及其制 剂；用拆分或合成等法制得的已知药物中的单一光学异构体及其 制剂；”（包含糖及衍生物类产业技术）“采用细胞大规模培养、生物转化技术开发生物资源和中药 资源，包括：动植物细胞大规模培养技术、 发酵法生产濒危、 名贵、紧缺药用原料和动植物组织中分离提取生物活性物质 原料及新药等。 ” （包专业资料

15、含糖及衍生物类产业技术）“由糖合成手性纯天然化合物和其类似物的开发技术； 有牛物活性的新型糖类和糖醇类等。 ”三处提到糖及衍生物 类产业技术。糖类药物和保健品、化妆品、食品、工业用糖中使用稀 有糖的品种功能多，开发难，生产的附加值巨大。特别是一些常见功能糖企业品种更新改造的最热点项目。稀有糖研究项目开发的6个主要面1、新资源的利用型研究； 即充分寻找本地区的农、林、牧、副、渔及工业的副产物、廉价的自然植物等综合提取各种功能性稀有糖、稀有糖醇，特别 是高附加值的稀有糖类， 应为本项目的重点； 避免重复建设和克 隆式技术项目，走新资源型创新的道路；2、新功能的应用型开发；即借鉴日本等发达对稀有糖的

16、功能研究经验，与国几个著名 院校合作建立企业自己的稀有糖研发中心， 以功能开发为技术支 撑，稳步切入市场；以关爱人类健康为宗旨，推进糖类药物和手 性化合物的应用进程；以实事的科学态度给社会以安全、有效、 经济的适用工业化技术法；3、新技术、新产品的多样型开发； 功能糖极稀有糖的市场发展特点是具有期性起伏变化的规 律，从多年的行业发展看， 单一品种在品种期性时企业难度困难 期造成倒闭、瘫痪，再遇到品种畅销期时也难以翻身自救，故本 项目立足于多技术种类和多品种的发展新思路， 以应对变化莫测 的市场变化，多品种的用途可涵盖医药原料、食品原料、生物、 轻化工等诸专业资料多行业，以丰补歉，未雨绸缪；4、

17、新法的环保型开发； 本项目采用对植物水解以最先进的太阳能和空气热泵联用 制热的节能环保技术， 以最前沿的因素差结晶分离替代传统的树 脂分离，以最先进的生物转化法替代传统的化学合成法， 以绿色、 环保、 低能耗的先进科研法替代传统的高危、 高污染和高耗能科 研法，以创新的绿色科研造福于人类社会；5、新项目的综合型开发；充分利用国大型生物、 化工企业和高等院校的专业人才， 整合各 生物工程、化学工程、热能利用工程、自动化控制、药物应用等 先进技术要素，走非粮生物化工（稀有糖类等）和生物能源（乙 醇）综合开发的高效益新途径；6、新策略的规模型开发。该项拟以“市场先行、 科研与销售一体化、 积木式柔性

18、装置、 分步提高”的科研策略进行，打破“传统科研发展老路，并以整 个国际为行业规模基准，建设大规模的功能性稀有糖研究项目， 该项目无论单品种实验能力， 还是综合品种实验能力都力争达到 国际性水平，以规模效应提升抗风险能力和回报社会。此外，稀有糖除有药用价值外，对保健品、和食品也有巨大 作用。人类对食品的要求，首先是吃饱，其次是吃好。当然这两个 要求得以满足之后，就希望所摄入的食品对自身健康有促进作 用，于是出现了功能专业资料性食品， 其中较为有代表性的功能性糖及糖 醇有：木糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、阿拉伯糖醇、木糖等。他们 除了营养和感觉外， 还具有调节生理活动的功能， 故称其为功能 性糖及糖醇

19、。糖及糖醇除食用功能外，还兼具有其他工业用途，特别是药用和医用价值较高，还具有其他待开发科研价值，有些 糖和糖醇也可成为稀有糖和糖醇。1992年，原轻工业部发出了关于糖、甜味素等化学合成 甜味剂限产限用的通知。而玉米糖或醇是一种多元糖和醇，所 以在有机合成面用途很广，具统计世界上糖醇销售量约300万 吨，其中木糖醇需求量约15万吨，而且以糖醇为原料制取工业 品的比例不断上升，特别在食品工业面，应用于满足不同人群需 要的健康食品配料，如防龋齿食品、糖尿病人食品、高血脂和肥 胖病人食品等。 由于糖醇类具有一定生理活性， 属营养性甜味剂， 在口感面，也远较糖精、二肽甜味剂等高甜度甜味剂优越。糖醇 甜

20、度、粘度、吸湿性、熔解热等性能好，适用于各种食品，因此 被称为新型的生物糖源， 视为糖类的换代产品。 因此发展玉米糖 醇工业完全符合我国的产业政策， 有利于提高和促进我国食品加 工业技术水平的发展。党的十六届五中全会提出： “要加快建设资源节约型、环境 友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护 好自然生态， 认真解决影响经济社会发展特别是重危害人民健康 的突出的环境问题， 在全社会形成资源节约的增长式和健康文明 的消费模式”。当前优先发展的高技术产业化重点领域指南 第一条第2款也将 “主要农副产品的贮藏、加工、流通先进技术 与设备”列为优先发展的重点。 发展和改革委2004年发

21、布的资 源综合利用目录13条“利用制糖废渣、滤泥、废糖蜜生专业资料产的 电力、造纸原料、建材产品、酒精、饲料、肥料、赖氨酸、柠檬 酸、核甘酸、木糖，以及利用造纸污泥生产的肥料及建材产品；第41条将“利用玉米芯生产木糖、木糖醇、糖醛、糖醇”列为 综合利用重点。本建议研究的是以玉米芯、 稻、麦草等植物或基础原料的糖及糖 醇类产品，木糖、异麦芽糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、麦芽糖、 赤藓糖及用这些功能性糖加氢还原制成的木糖醇、 阿拉伯糖醇、 半乳 糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇， 这些功能性糖及多元醇在生 产当中都会随其产出一些副产物， 如母液、 废树脂、废活性炭、 废渣 等。 特别是母液大多富

22、含多种目标产物， 如木糖母液木糖母液中有：水份15%30%；木糖30%50%，阿拉伯糖10%20%；葡萄糖7%10%，半乳糖3%5%；其他稀有糖约10%。木糖醇母液中有： 水份：15%30%；木糖醇40%50%；阿拉伯糖醇：15%20%山 梨醇：10%15%；半乳糖醇：3%5%；其他糖醇：10%。赤藓糖 醇母液中有：水份49%；赤藓醇27%；甘露糖醇18%；丙三醇14%； 山梨醇1%。这类母液可以通过多化学和物理等分离手段将其中的有 效成分分离出来，如使用SMB（模拟移动床法）乙醇萃取法等，目前国 较为经济和适用的分离技术为JFL法，每吨木糖母液可提出含量95%的晶体木糖25%左右，剩余母液还

23、可以制作酱色。 木糖醇母液每 吨可提出98.5%的晶体木糖醇20%以上，还可提出35%的半乳糖 醇，如进一步研究提取技术可能还可提取阿拉伯糖、阿拉伯糖醇、半 乳糖等稀有糖醇，目前国际国一些科研部门也都积极研究分离法， 但 公开很少。该技术投入相对比从原始原料提取加工木糖、木糖醇、 半 乳糖醇、麦芽糖醇成本要低得多，成品可以作为商品出售，剩余物还 可制成商品出售增加附加值，越稀有的糖或糖醇附加值就越高。专业资料3、 建议技术研究的简要容充分利用功能性糖和糖醇的副产品资源， 分离提取功能性糖和糖 醇（木糖、木糖醇、麦芽糖醇） ，进一步提取稀有糖和糖醇（半乳糖 醇、半乳糖、阿拉伯糖、阿拉伯糖醇等） ，还可进一步提取医用和食 用色素；扩大JFL法分离技术的应用围，发挥该技术的经济价值和社 会价值。4、 项目技术发展计划 初期：利用现有的成熟技术可从木糖和木糖醇母液中提取粗品木糖 （含量98.5%）利用提取的木糖加氢后制成木糖醇（98.5%）;利用木糖醇母液提取木糖醇和半乳糖醇； 剩余母液复配制成烟草保湿剂、 食 品添加剂、蓄电池抗氧化剂、铸造粘合剂、等产品。项目建成后应进 一步研究从木糖母液中提取阿拉伯糖，衍生核糖、核糖醇等；从木糖 醇中提取阿拉伯糖醇、半乳糖醇、衍生D-塔格糖等。5、建设