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隨著全球老齡化進程的加快，被骨關節炎困擾的人也越來越多，全球骨關節炎患者已近6億。如何解決這一健康難題？作為治療和改善骨關節藥品以及保健品的核心原料，氨基葡萄糖（簡稱“氨糖”）也被越來越多人的熟知。

氨糖全球市場達百億美元，我國產能占全球90%，但卻存在著傳統工藝生產效率與產品品質低、綠色化水平低等挑戰，需要解決菌種合成效率不高、痕量關鍵雜質難以去除等技術瓶頸。

針對這些問題，華東理工大學生物工程學院趙黎明教授領銜的項目“氨基葡萄糖全生物法高效綠色制造關鍵技術及產業化應用”，提出了全生物法制備氨糖的綠色技術路線，突破了氨糖傳統生產中的技術難題，已與多家企業合作應用，建成了萬噸級氨糖綠色生物制造生產線。

圖片說明：N-乙酰氨基葡萄糖酶法脫乙酰生產線

那么，這條技術路線的原理是怎樣的呢？

團隊首先通過構建和改造高效的菌種并優化發酵工藝來制備N-乙酰氨基葡萄糖，然后再使用脫乙酰酶對其進行脫乙酰基處理，再經純化工藝從而得到產物氨基葡萄糖。與傳統生產工藝相比，該工藝技術更加溫和與環保，也更加高效穩定。

在N-乙酰氨基葡萄糖的生物發酵生產方面，團隊首先通過合成生物學和代謝工程相關技術，對菌株的代謝網絡進行重塑，減少代謝溢流，開發出可高效、穩定生產乙酰氨糖的高產新菌株，再通過發酵過程優化與控制，其最終發酵生產強度已達到國內外規模化生產最高水平。

通過酶制劑取代鹽酸對N-乙酰氨基葡萄糖脫乙酰，是實現氨糖全生物法制造的核心環節，高效脫乙酰酶的挖掘與改造是關鍵。“我們從嗜熱微生物菌種庫中通過定向篩選、分子改造獲得高轉化率的脫乙酰酶，并通過創制新型載體進行酶固定化來降低生產成本。”據介紹，該技術成功取代了傳統的鹽酸水解脫乙酰法，實現了氨糖的全生物法工業化制造。

下游的產品是保證產品品質與效果的關鍵。團隊通過解析關鍵雜質，創新了高效分離技術、合成了專用樹脂和分離工藝，開發了電場流場耦合膜分離裝備，提高了氨糖純化效率，實現了高品質氨糖（純度≥99.5%）的規模化生產，從而徹底解決了產品容易結塊發黃的行業難題。

圖片說明：高品質氨基葡萄糖產品

據趙黎明教授介紹，該項目歷時12年，開展了從菌種高通量篩選、代謝網絡調控、發酵過程優化控制到產品分離純化精制的全鏈條技術創新，大幅降低了原料單耗、過程能耗和三廢排放量。經中國輕工業聯合會組織的專家鑒定，整體技術達到國際領先水平。

迄今，該項目授權發明專利27件，發表論文44篇，制定標準5件，并在6家企業實施了產業化應用，建成了萬噸級氨糖綠色制造生產線，產品國內外市場占有率均居全球第一，為應用企業創造了巨大的經濟效益，被工信部授予“制造業單項冠軍示范企業”和“國家綠色工廠”稱號。此外，項目還為合成生物學應用于我國功能糖產業綠色生物制造提供了成功范例，進一步引領產業技術發展方向，助力“健康中國”“美麗中國”及“雙碳”戰略實施，經濟社會效益顯著。