1、專業資料建立稀有糖研究院（所）項目建議書（2009年草稿）1、概述1.1.1項目名稱：建立稀有糖研究院（所）項目建議書主辦單位名稱： 法定代表人：1.1.2編制的依據和原則依據：1990年至2009年國已有的稀有糖生產科研項目的生產經 營狀況以及國際、國技術開發趨勢；依據：2006年1月2009年5月國際、國稀有糖的市場和原 料資源狀況；依據：有關鼓勵資源綜合利用和支持發展的重點高新技術的相關 政策；1.1.3項目提出的背景、投資的必要性和經濟意義2、項目簡介在過去的很長一段時間,糖只是作為生物體能量轉化和結構 組成的物質被認識.直到上世紀60年代,糖類作為信息分子的生 物學功能才逐漸為人們所

2、認識.尤其是1988年,當牛津大學生化 系的德韋克首先提出糖生物學（Glycobiology）這一新名詞以來,標志著對糖及糖的衍生物（包括糖蛋白,糖脂和蛋白聚糖）的研究,已逐漸成為世界生物學研究的新熱點.近些年來,同時隨著分子 藥理學的發展,我們發現臨床上多藥物,其實都是通過作用于分 子糖而產生效用的,例如我們早已熟知的一些抗生素類藥物,紅 霉素,萬古霉素等.國外也出現了大量致力于開發糖類藥物的專業資料生 物醫藥公司甚至一些大牌的生物制藥公司,如Bayer（拜 耳），Roche（羅氏），也發花費了大量財力物力在糖類藥物的開 發上1.因此,大量糖工程設計的藥物也應運而生,其中,抗凝血 藥物Lov

3、enox,Fragmin,治療白障藥物Healon,抗流感藥物Relenza,Tamiflu,以及Hib疫苗等,相繼投入市場2.糖類藥物 的最大優勢就是毒副作用小。糖類在人體可以水解，變為營養 和能量，這對治療癌癥有格外重要的意義。目前大部分抗腫瘤 藥物為核酸藥物，毒副作用很強。此外，糖類藥物應用圍廣泛，可以抗炎癥、抗血栓等等，其 使用圍還在不斷開發研究當中。國外從上世紀8 0年代開始研發糖類藥物。法國已經生產 出人工合成的5個糖的寡糖抗血栓新藥，并于2 0 0 2年在美 國、日本和歐洲一些上市。中國國目前還沒有自主研發的糖類 藥物。人們對生命過程中糖的功能的研究同時導致了所謂糖類藥 物，正因

4、為糖參與了生命的幾乎全部過程， 糖類藥物對治療各種 疾病都顯示了巨大的前景，如免疫系統疾病，心血管系統疾病， 神經系統疾病，感染性疾病，癌癥，炎癥等等。可以說，每一個 糖功能的新發現都會馬上引發一場藥物研究的大競賽。其實，糖類化合物一直是一類最重要的藥物之一。 值得特別指出的是糖 生物學和糖類藥物的發展為中醫中藥的研究與發展提供了一個 極好的機遇，這是因為兩者之間有著密切的聯系。糖藥物的最重要特點是， 他們中間的大多數是作用于細胞表 面。因為糖類或糖復合物主要分布在細胞表面，參與細胞和活性 分子的相互作用，專業資料而且往往是一系列生理和病理過程的第一步， 如果這第一步被阻斷了， 有關的生理和病

5、理過程也就不能隨之發 生，由于多數以糖類為基礎的藥物的作用位點是在細胞表面， 而 不進入部， 因此，這類藥物對整個細胞， 進而對整個機體的干擾， 就這一點而言， 由于糖類藥物靶向定位到機體中特定部位，不僅 能進一步減少是副作用，而且能降低糖藥物的使用劑量。因此不 僅可以作治療疾病的藥物，而且可以作為保健類藥物。糖類物質作為藥物的主要功能有以下幾個面1對免疫系統的影響2多糖、寡糖藥物降血糖的作用3抗輻射4抗病毒作用5抗類風濕關節炎的糖類藥物6 以糖類物質為基礎的疫苗 各國政府對糖生物學研究的支持 日本1989年日本創刊了 糖科學與糖工程動態(TIGG)雜志。 同 年日本政府科學技術廳提出關于“糖

6、工程基礎與應用研究推進 戰略”的咨詢，經過專家評議后成為詳盡的戰略案，于1991年 由科學技術廳、 厚生省、農林水產省和通商產業省聯合實施 “糖 工程前沿計劃”， 總投資百億日元。該計劃包括：糖工程和糖 生物學。后者又分為糖分子生物學、糖細胞生物學。同時，成 立了“糖工程研究協議會”作為協調機構。這協議會編輯出版 了專著糖工程學。美國美國能源部于1986年資助佐治亞大學創建了復合糖類研究 中心專業資料(CCRC)，建立復合糖類數據庫(CCSD)，相關的計算機計 劃也稱為糖庫計劃(Carbank Project)。1990年底已收集了6000個糖結構數據，1992年增加到9200個(包含在200

7、00份 記錄中)，1992年底有關的記錄增加到22000份，1996年增加 到42000份。1996年一年中增加的數量為1991年的4倍。 歐洲歐盟19941998年的研究計劃中有一項“歐洲糖類研究開 發網絡”計劃(European Carbohydrate Plaform)。其目的 是攜帶歐洲各國的糖類研究和開發，以強化歐洲在糖類基礎研 究以及將研究成果轉化為商品面與美國、日本的競爭能力。蛋白質、核酸和糖是構成生命的三類大分子，蛋白質和核 酸的研究已經成為生命科學中的熱點問題。糖類的研究一度被 人遺忘，只有少數科學家在苦苦探索著糖類的奧秘，糖類研究 成了生命科學中的灰姑娘。然而，隨著蛋白質和

8、核酸（主要是 基因的研究）中更多的奧秘被人類知曉，糖類的重要性也浮出 水面， 成為了醫學研究的“甜蜜之點”， 糖類研究這個“灰姑 娘”等來了屬于她自己的馬車。科學家認為，糖類的研究將像 一個人見人愛的“甜蘋果”一樣，獲得更多科學家的青睞，將 成為生命科學研究中的新熱點。稱為攻克疾病的“甜蘋果”各國的醫學研究人員正研究糖是如影響帕金森氏病、早老性癡呆癥和像艾滋病那樣的傳染病的發展。最近的研究結果表明，糖復合物表面糖鏈結構的改變和很多疾病的發生是相伴隨的。專業資料病毒、細菌、真菌、寄生蟲等病原體，為了能進入細胞，首先必須和細胞表面的糖類結合。最常見的流感病毒的感染就是 它先和宿主細胞表面的帶有唾液

9、酸的糖鏈結合。一些病原體還 能分泌一些外毒素作為攻擊宿主的武器，如霍亂毒素、白喉毒 素等。在植物中也有類似的毒素，如蓖麻毒素。這些毒素也能 和糖脂或糖蛋白表面的糖鏈結合，然后轉運進入細胞，并干擾 細胞的不同類型的生化反應。抵抗疾病的糖藥物來源很廣，其多數是天然存在的化合物，例如多糖類的糖苷類。這和當前回歸自然的潮流相一致， 而且可 以和開發中草藥相結合。 這些以糖類為基礎的藥物，不僅可用于 人類，還可以用作農藥，比起傳統的化學農藥來，以糖類為基礎 的生化農藥對環境的污染更小。在碳水化合物研究領域中，糖按來源和生產和應用的數量、歷史可分為常見糖類，如蔗糖（白糖）、葡糖糖、麥芽糖（飴糖）、 乳糖等

10、為常見糖，另一類叫稀有糖（日本稱為稀少糖）國際糖協 會（ISRS對稀有糖的定義為“在自然界中存在但含量極少的一 類單糖及其衍生物”。盡管在自然界中含量極少，這些物質卻在 膳食、保健、醫藥等領域中發揮著非常重要功能。例如，木糖醇 是一種功能性甜味劑，具有降血糖、改善肝功能、防齲齒、減肥 等功能；D-塔格糖具有低熱量、低吸收、抗齲齒、降血糖、改善 腸道菌群及良好的理化性質等優點；D-阿洛酮糖是一種低能量、不消化的蔗糖替代品；D-阿洛糖具有抑制活性氧、抑制癌細胞增 殖等功能；專業資料L-系列糖可以作為各種化學產品、藥品的生產原料。稀有糖的生理功能研究將是未來人們研究的熱點，隨著科技的不斷發展，人們的

11、認識逐漸提高，稀有糖的功能將不斷被發掘 和利用。稀有糖的重要的研究容。通過糖基多樣化法（Glycorandomazition）對某些藥物的糖基結構修飾已被證明能提高活性、降低毒性和克服抗藥性，對紅霉素、萬可霉素、柔紅霉素和蝴蝶霉素的糖基改造也都取得了 進展。事實證明，以藥物分子中的糖基作為切入點進行藥物的修 飾可以獲得更“像藥的” (drug-like)結構類似物。因而具有很 高的應用價值。稀有糖(uncommon sugars)是常見糖(葡萄糖、半乳糖 等)分子中至少有一個羥基被氫原子或其他基團取代所形成的化 合物。世界上70%的藥物先導化合物是直接從天然產物中衍生出 來的。并且大部分是含糖

12、化合的二級代物。 多抗生素藥物中都含 有一個或多個稀有糖結構(Scheme1)。稀 有糖在抗生素藥物 中對其生物活性具有十分重要的影響， 具有多功能， 從影響藥物 動力學到直接與細胞靶如蛋白質，DNA和RNA等相互作用。 已 確定的它們起著重要作用的面包括：細胞的粘合與細胞-細胞識別作用，受精，蛋白質折疊，神經生物學，外源移植和免疫應答 中的靶識別作用。由于稀有糖的特殊生物作用， 利用稀有糖修飾現有藥物和天 然產物已成為新藥開發研究的前沿和熱點研究領域之一， 也是最 有希望獲得具有更高臨床應用價值的新藥的法之一。專業資料發改委、科技部、商務部于2004年將“療效突出的新型化 學合成藥、新型抗生

13、素藥物、手性小分子藥物、合成多肽藥物、 核酸類藥物、 糖類藥物以及作用新靶點的天然藥物和貴重金屬藥 物。”列入當前優先發展的高技術產業化重點領域指南。發展和改革委員會食品工業“十一五”發展綱要中第六 章：“十一五時期食品工業發展的重點行業及區域布局”明確提 出：“重點抓好稻谷、小麥、玉米、大豆和薯類的精加工與綜合 利用，。進一步發展應用前景廣、市場需求潛力大的淀 粉糖、有機酸、聚乳酸、變性淀粉、多元醇等深加工產品”。農 業部農產品加工業“一五”發展規劃第三章“重點領域與 相關區域布局”中明確提出發展專用變性淀粉、玉米淀粉、多元 醇、乳酸、淀粉基生物材料等精深加工產品”。項目還符合產 業結構調整

14、指導目錄（2007年本）（征求意見稿）第一類“鼓 勵類”第十六章“輕工”第15類“天然食品添加劑原料及生產 技術開發應用”中的規定。該項目是鼓勵發展的產業化項目。科技部、財政部、稅務總局關于高新技術企業認定管理辦法中規定的“重點支持的高新技術領域”之中有：“天然物質中提取或通過發酵提取的新的有效單體及其制 劑；用拆分或合成等法制得的已知藥物中的單一光學異構體及其 制劑；”（包含糖及衍生物類產業技術）“采用細胞大規模培養、生物轉化技術開發生物資源和中藥 資源，包括：動植物細胞大規模培養技術、 發酵法生產瀕危、 名貴、緊缺藥用原料和動植物組織中分離提取生物活性物質 原料及新藥等。 ” （包專業資料

15、含糖及衍生物類產業技術）“由糖合成手性純天然化合物和其類似物的開發技術； 有牛物活性的新型糖類和糖醇類等。 ”三處提到糖及衍生物 類產業技術。糖類藥物和保健品、化妝品、食品、工業用糖中使用稀 有糖的品種功能多，開發難，生產的附加值巨大。特別是一些常見功能糖企業品種更新改造的最熱點項目。稀有糖研究項目開發的6個主要面1、新資源的利用型研究； 即充分尋找本地區的農、林、牧、副、漁及工業的副產物、廉價的自然植物等綜合提取各種功能性稀有糖、稀有糖醇，特別 是高附加值的稀有糖類， 應為本項目的重點； 避免重復建設和克 隆式技術項目，走新資源型創新的道路；2、新功能的應用型開發；即借鑒日本等發達對稀有糖的

16、功能研究經驗，與國幾個著名 院校合作建立企業自己的稀有糖研發中心， 以功能開發為技術支 撐，穩步切入市場；以關愛人類健康為宗旨，推進糖類藥物和手 性化合物的應用進程；以實事的科學態度給社會以安全、有效、 經濟的適用工業化技術法；3、新技術、新產品的多樣型開發； 功能糖極稀有糖的市場發展特點是具有期性起伏變化的規 律，從多年的行業發展看， 單一品種在品種期性時企業難度困難 期造成倒閉、癱瘓，再遇到品種暢銷期時也難以翻身自救，故本 項目立足于多技術種類和多品種的發展新思路， 以應對變化莫測 的市場變化，多品種的用途可涵蓋醫藥原料、食品原料、生物、 輕化工等諸專業資料多行業，以豐補歉，未雨綢繆；4、

17、新法的環保型開發； 本項目采用對植物水解以最先進的太陽能和空氣熱泵聯用 制熱的節能環保技術， 以最前沿的因素差結晶分離替代傳統的樹 脂分離，以最先進的生物轉化法替代傳統的化學合成法， 以綠色、 環保、 低能耗的先進科研法替代傳統的高危、 高污染和高耗能科 研法，以創新的綠色科研造福于人類社會；5、新項目的綜合型開發；充分利用國大型生物、 化工企業和高等院校的專業人才， 整合各 生物工程、化學工程、熱能利用工程、自動化控制、藥物應用等 先進技術要素，走非糧生物化工（稀有糖類等）和生物能源（乙 醇）綜合開發的高效益新途徑；6、新策略的規模型開發。該項擬以“市場先行、 科研與銷售一體化、 積木式柔性

18、裝置、 分步提高”的科研策略進行，打破“傳統科研發展老路，并以整 個國際為行業規模基準，建設大規模的功能性稀有糖研究項目， 該項目無論單品種實驗能力， 還是綜合品種實驗能力都力爭達到 國際性水平，以規模效應提升抗風險能力和回報社會。此外，稀有糖除有藥用價值外，對保健品、和食品也有巨大 作用。人類對食品的要求，首先是吃飽，其次是吃好。當然這兩個 要求得以滿足之后，就希望所攝入的食品對自身健康有促進作 用，于是出現了功能專業資料性食品， 其中較為有代表性的功能性糖及糖 醇有：木糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、阿拉伯糖醇、木糖等。他們 除了營養和感覺外， 還具有調節生理活動的功能， 故稱其為功能 性糖及糖醇

19、。糖及糖醇除食用功能外，還兼具有其他工業用途，特別是藥用和醫用價值較高，還具有其他待開發科研價值，有些 糖和糖醇也可成為稀有糖和糖醇。1992年，原輕工業部發出了關于糖、甜味素等化學合成 甜味劑限產限用的通知。而玉米糖或醇是一種多元糖和醇，所 以在有機合成面用途很廣，具統計世界上糖醇銷售量約300萬 噸，其中木糖醇需求量約15萬噸，而且以糖醇為原料制取工業 品的比例不斷上升，特別在食品工業面，應用于滿足不同人群需 要的健康食品配料，如防齲齒食品、糖尿病人食品、高血脂和肥 胖病人食品等。 由于糖醇類具有一定生理活性， 屬營養性甜味劑， 在口感面，也遠較糖精、二肽甜味劑等高甜度甜味劑優越。糖醇 甜

20、度、粘度、吸濕性、熔解熱等性能好，適用于各種食品，因此 被稱為新型的生物糖源， 視為糖類的換代產品。 因此發展玉米糖 醇工業完全符合我國的產業政策， 有利于提高和促進我國食品加 工業技術水平的發展。黨的十六屆五中全會提出： “要加快建設資源節約型、環境 友好型社會，大力發展循環經濟，加大環境保護力度，切實保護 好自然生態， 認真解決影響經濟社會發展特別是重危害人民健康 的突出的環境問題， 在全社會形成資源節約的增長式和健康文明 的消費模式”。當前優先發展的高技術產業化重點領域指南 第一條第2款也將 “主要農副產品的貯藏、加工、流通先進技術 與設備”列為優先發展的重點。 發展和改革委2004年發

21、布的資 源綜合利用目錄13條“利用制糖廢渣、濾泥、廢糖蜜生專業資料產的 電力、造紙原料、建材產品、酒精、飼料、肥料、賴氨酸、檸檬 酸、核甘酸、木糖，以及利用造紙污泥生產的肥料及建材產品；第41條將“利用玉米芯生產木糖、木糖醇、糖醛、糖醇”列為 綜合利用重點。本建議研究的是以玉米芯、 稻、麥草等植物或基礎原料的糖及糖 醇類產品，木糖、異麥芽糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、麥芽糖、 赤蘚糖及用這些功能性糖加氫還原制成的木糖醇、 阿拉伯糖醇、 半乳 糖醇、甘露糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇， 這些功能性糖及多元醇在生 產當中都會隨其產出一些副產物， 如母液、 廢樹脂、廢活性炭、 廢渣 等。 特別是母液大多富

22、含多種目標產物， 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%；其他稀有糖約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%。赤蘚糖 醇母液中有：水份49%；赤蘚醇27%；甘露糖醇18%；丙三醇14%； 山梨醇1%。這類母液可以通過多化學和物理等分離手段將其中的有 效成分分離出來，如使用SMB（模擬移動床法）乙醇萃取法等，目前國 較為經濟和適用的分離技術為JFL法，每噸木糖母液可提出含量95%的晶體木糖25%左右，剩余母液還

23、可以制作醬色。 木糖醇母液每 噸可提出98.5%的晶體木糖醇20%以上，還可提出35%的半乳糖 醇，如進一步研究提取技術可能還可提取阿拉伯糖、阿拉伯糖醇、半 乳糖等稀有糖醇，目前國際國一些科研部門也都積極研究分離法， 但 公開很少。該技術投入相對比從原始原料提取加工木糖、木糖醇、 半 乳糖醇、麥芽糖醇成本要低得多，成品可以作為商品出售，剩余物還 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。專業資料3、 建議技術研究的簡要容充分利用功能性糖和糖醇的副產品資源， 分離提取功能性糖和糖 醇（木糖、木糖醇、麥芽糖醇） ，進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） ，還可進一步提取醫用和食 用色素；擴大JFL法分離技術的應用圍，發揮該技術的經濟價值和社 會價值。4、 項目技術發展計劃 初期：利用現有的成熟技術可從木糖和木糖醇母液中提取粗品木糖 （含量98.5%）利用提取的木糖加氫后制成木糖醇（98.5%）;利用木糖醇母液提取木糖醇和半乳糖醇； 剩余母液復配制成煙草保濕劑、 食 品添加劑、蓄電池抗氧化劑、鑄造粘合劑、等產品。項目建成后應進 一步研究從木糖母液中提取阿拉伯糖，衍生核糖、核糖醇等；從木糖 醇中提取阿拉伯糖醇、半乳糖醇、衍生D-塔格糖等。5、建設