未申请专利

本项目获2020年江苏省科学技术奖一等奖
氨基葡萄糖是葡萄糖2-位上的羟基被氨基取代后的化合物(简称氨糖，市场终端产品为氨糖盐酸盐或硫酸盐)，在治疗骨关节疾病方面具有广泛应用，全球年需求量达5万吨，我国氨糖生产规模占全球80%左右。氨糖生产方法包括虾蟹壳强酸碱化学提取法和半生物法(先通过微生物发酵制备N-乙酰氨基葡萄糖(简称乙酰氨糖)，再利用强酸脱乙酰基制备氨糖)。强酸碱化学提取法每产1吨氨糖需消耗40吨虾蟹壳并产生800吨废酸碱液，环境污染非常严重。半生物法存在两个问题：(1)目前乙酰氨糖发酵生产所用菌株都是非食品安全微生物大肠杆菌，存在较大安全问题，且易受噬菌体污染，工业生产过程不稳定；(2)每产1吨氨糖仍会产生10吨废酸碱液，环境污染仍较严重。
    针对上述问题，该项目组提出了全生物法制备氨糖的技术路线，即首先通过食品安全微生物发酵制备乙酰氨糖，然后利用脱乙酰酶对乙酰氨糖脱乙酰基制备氨糖，历时10年，开展了从菌种超高通量筛选、代谢网络调控、发酵过程优化控制到产品提取精制的全链条技术创新，主要发明点包括：
    (1)发明了基于流式细胞术和机器人的乙酰氨糖高产菌株超高通量筛选方法。
    (2)发明了基于模块平衡和基因线路的乙酰氨糖代谢网络自动编程和重构技术。
    (3)发明了基于代谢组学和多参数实时联控的乙酰氨糖发酵过程优化控制技术。
    (4)发明了基于酶生物催化和膜分离的氨糖绿色制备与精制技术。 
    项目申请发明专利50件(含美国申请发明专利11件)，其中获授权发明专利28件(含美国授权发明专利6件)。

应用情况及社会效益
项目组发明的全生物法氨糖绿色制造工业化技术，每产1吨氨糖产生的废酸碱液(2.2吨)分别仅为传统强酸碱化学提取法和半生物法的0.275%和22%，而乙酰氨糖酶法脱乙酰技术为国际首创，达到国际领先水平，颠覆了高污染、高能耗和受原料限制的传统虾蟹壳强酸碱化学提取工艺，引领了生物法制备氨糖的技术革新，带动氨糖及相关产业的健康发展，产生良好的经济和社会效益。上述项目成果在山东润德生物科技有限公司和江苏华信制药有限公司进行了工业化推广应用，其中山东润德生物建成年产1万吨氨糖的工业生产线，生产规模全球第一，于2018年被工信部评为“制造业单项冠军示范企业”，江苏华信制药建成年产5000吨氨糖的工业生产线。两个成果应用单位的产能占全球的30%。项目工业规模(100吨发酵罐)关键技术指标为：乙酰氨糖产量128 g/L，对葡萄糖得率0.47g/g，发酵周期50 h，乙酰氨糖酶法脱乙酰率95%以上，生产技术水平国际领先。近三年新增产值53.7亿元，新增利润9.876亿元，产生了良好的经济效益和社会效益。