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壳寡糖:自然界唯一“碱性”低聚糖
浏览次数:157     发布日期:【2016-6-13】

  中国科学院大连化学物理研究所壳寡糖研究中心主任  中国科学院大连化学物理研究所1805课题组组长、研究员    杜昱光
  研发背景及寡糖现状
    组成我们生命常见的68种生物大分子,有8种核酸,20种氨基酸,8种脂类,32种糖类。从种类数量来看,糖类是最多的,作为生物的一个密码,存在于大自然中,这个密码就是因为它糖链结构的复杂性和多样性,就像世界上那么多钥匙和锁一样,仅仅是结构微小差别。这样一个信息载体,它所蕴含的信息已经超过DNA和蛋白质的信息量。
    实际上,糖工程产业已经在国民经济上占有非常重要的地位,已广泛应用在药物、肥料、饲料、功能保健品。实际上大自然中,除了我们看到的纤维素、淀粉之外,还有很多的生物体内包括我们人类自身都含有,比如,人类母乳汁中就含有大量游离的低聚糖,据统计有200多种,牛乳中有40种,猪乳中有29种。
    壳寡糖是我们人体内自然存在的,它是自然界中生物之间相互反应,相互作用产生的,结构决定功能。不同的聚合度,它的空间造型是不一样的,所以功能也是不一样的,可能一个糖之差,会造成功能上的完全不同。我们已经对聚合度2-7的壳寡糖,和10-20的壳寡糖做到结构的可控性。
    寡糖有两类,一类是氨基葡萄糖,一类是乙酰氨基葡萄糖,我针对它们组成的这种降解产物的复杂多样性,更感兴趣。于是,我们做了50%左右的壳聚糖,然后把它降解成了壳寡糖,我们看到的5糖,有2个氨基葡糖,3个乙酰氨基葡糖;1个氨基葡萄糖就有好几种,4个乙酰氨基葡糖也是5糖,倒过来也是。我们看到,差1个乙酰基,它的排列序列是2种糖的序列组合,这就是糖蕴含大量信息的秘诀,差一个糖,它的空间结构就不一样,这也是我们要建立的寡糖库的初衷。
    从我们拿到第一个壳寡糖药证书到现在,已经有十一年的时间了,也可以说我们已经有十多年的应用推广了,无论在苹果、柑橘、梨、还是在茶叶上,都得到了很好的应用,都是无农药残留的绿色有机食品。
     通过实验我们看到,使用壳寡糖农药与不使用的作物,它的叶色、叶量、果实大小、着色等都有明显的差别。研究发现,它可以增加每一穗小麦的籽粒,使中低产量的小麦,亩产提高5%。我们国家4亿亩的小麦,四分之一是中低产田,如果这项措施能得到推广,可为我们国家一年增加30亿斤的小麦。
在动物养殖方面,壳寡糖可以提高出生仔猪数和活仔数,而且可以增加个体仔猪的重量。可以降低仔鸡的死亡率,而且可以提高鸡蛋中DHA的含量,降低胆固醇的含量。标准很重要,目前,我们开始在着手建立我们的国标。
壳寡糖功能性保健食品是我们壳寡糖研究中心重要的一块,我们开发出了金多莱壳寡糖、格莱克胶囊等以壳寡糖为核心原料针对不同人群推出的功能性保健食品,已经都得到了国家食品药品监督管理局的批准。
    而饲料这一块,我们整个的壳寡糖原料都是由我所下属公司——大连中科格莱克公司出品,主要是做各种寡糖原料以及延展性产品,现在饲料添加剂拿到农业部批文的壳寡糖的有两个,还有一个果寡糖的也拿到了国家批文。
    天然寡糖库构建及新寡糖产品开发
    壳寡糖只是天然寡糖中的一个,值得做的东西还有很多,海洋和陆地一样蕴含着丰富的糖资源,比如海藻中含有大量的活性寡糖成分,目前现在,我们已经知道了壳寡糖、甘露寡糖、卡拉胶寡糖、海藻寡糖、几丁寡糖等结构明确的海洋寡糖,还有很多不知道的寡糖。但是,所有的寡糖中,壳寡糖是唯一呈碱性的,这对人类健康具有重要意义。
当然大连化物所有很多的优势,这次我们跟连心刚教授合作,成功研发了一个非常好的糖分析柱子。寡糖分离的效果,应该说比我们现在进口的柱子效果要好,这个原料是自己来研发的,而且这个产品也已经上市。这样的话就可以把多糖降解成二糖三糖等各种寡糖,然后把每一个峰落收集到,这就是它的单体,所以我们拿了许多单体。而且现在格莱克公司也在提供各种寡糖的单体。目前我们拿到的单体有两百多种,均只有一种联接方式,没有质变没有其他的,这些容易拿到,比如壳寡糖,我们可以拿到二到十七糖的单体。
    取得的成果及项目
    每年学术年会上我们都有相关的几本书问世。《糖生物工程》《糖链植物疫苗研究与应用》是我们和金城教授今年出版的书。虽然我们组发的文章不是很有优势。但是我们目前已经有近百篇文章来筛选。而且每年文论文数目在增加。
    我们已经建立了一个一直跟踪的前沿的壳寡糖数据库。把每一两个星期的壳寡糖研究的最新的报道和专利全部收集库里边。从1967年的第一篇开始到今天有3608篇全部在里边。可以看出壳寡糖在很多个领域当中都被国际的一些专家和学者在研究和关注。
    目前研究最多的文章日本是排在第一位的,471篇,韩国加上朝鲜是419篇,我们国家350篇如果我们加上台湾是418篇。这个是动态的,我们这几年明显地感觉到中国跟国际之间的距离在缩短。我们希望未来的5到10年文章的总数排在第一。
    全世界做壳寡糖的研究机构排名的话,从2009年开始中国科学院是排在第一,往下的是韩国和日本的一些学校。在中科院里头大连化物所是占有相当的一部分。目前如果按照研究单位来看的话对壳寡糖上研究发表的文章上来说目前暂排第一,因为这个数据都是随时在变的。我们在十二五期间承担的很多自然科学基金的项目,我看到的都是在做一些功能寡糖的产品的开发机理的研究。