
中国生物工程学糖生物工程专业委员会副主任委员、 中国化学会应用化学委员会甲壳素专业委员会常委、 中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程研究组(1805组)负责人 —— 杜昱光研究员
尊敬的赵明顺书记及在座的各位领导和专家 尊敬的各位山东以及各地的老年朋友、科尔的全体员工: 你们好!很高兴参加这次盛会!同时也祝贺科尔公司的两款产品成为中央国家机关的特供产品,这说明科尔公司产品的质量、功能达到了一定要求。 我作为中国科学院大连物理化学研究所1805组的负责人,也借这个机会给各位专家、领导和山东的父老乡亲汇报一下我们的一些工作,因为我们这个课题组多年来一直是从事寡糖的生物制备,寡糖的生物功能开发以及寡糖的生物学机理研究的一个专业的研究团队。我们做寡糖到今年已经有十年时间,从1996年正式承担科技部九五攻关计划开始,到目前为止已正好有十年。我们完成了国家的一个九五攻关,一个十五攻关,主要的内容就是来攻破如何用生物法制备高活性的壳寡糖这一重点的学科内容。 可能有一些老年朋友特别是一些糖尿病患者,甚至是肥胖患者,听到糖之后,会有一种“谈糖色变”的想法,我相信介绍完糖之后,可能大家会觉得这种糖应该是肥胖患者以及糖尿病患者可以放心使用的,因为本身不是所有的糖都是甜的,也不是所有的甜的都是糖。我们在这里所说的壳寡糖实际上已经是功能性的寡糖,它的作用相当于是一个开启我们人体一些功能细胞的钥匙,所以我这个题目是大概地讲一下壳寡糖的活性研究和它的一些产业化。 在座的各位好多可能没有接触生物学的背景,但是作为常识性的东西,知道组成我们人体的有三大分子:核酸、蛋白质和糖。实际上,从上世纪八十年代直到到现在,人们忽然发现人们对糖的认识和了解太少太浅,人们一直把糖作为一个提供能量的来源,包括吃不成饭之后,重病不能进食,输点滴、输葡萄糖尽快提供能量。但是上一世纪末也就是八十年代末到九十年代前后,国际上已经从实验室里从临床上提出了大量关于糖生物学的问题,实际上人们反过来再看人们对糖的认识非常非常之 。我们所谓的糖在生化课书上有时叫碳水化合物,因为它的结构非常像一个碳和一个水分子组成的。 我们这里所说的糖实际上全称应该叫寡聚糖,寡聚糖一类聚合物。寡聚糖,所谓的寡聚的“寡”字就是少的含义,我们通常所说的寡聚糖又简称寡聚,实际上通常指的是两个糖到十个糖之间的有特殊功能的这一段糖链,我们叫做寡聚糖。而壳寡糖是寡聚糖中的非常有特点的一种寡糖,我们英文缩写有把它叫“COS”,它是非常重要的。我们知道人体的细胞周围一个单细胞要跟周围的所有的细胞基质、所有的化合物发生作用的时候,糖链起了一个非常重要的识别作用。我们现在看到的这个就是一个细胞表面整个的被糖链所覆盖的情况(幻灯片图片),那么能看到的是像一个地球的表面,细胞表面支出的东西就是糖链。我们有时候把它叫“天线”,糖链在细胞表面,是我们每个细胞的一个身份证、一个标志,它的天线,起到发布信号和识别信号的作用。 我们今天讲的主要是壳寡糖,壳寡糖的原料是什么?壳寡糖的原料是几丁质或者我们把它叫甲壳素,从哪里来?从螃蟹壳里、昆虫、蝗虫的外壳。那么我们直接吃这些壳和吃虾皮行不行?因为我们知道它的特点,它是溶于强酸,所以我们能够吃虾皮、螃蟹壳,吃进去没问题,但是它消化吸收不了。实际上,要让它得到很好的利用,首先把它经过化学法先提取成甲壳素,然后再制成壳聚糖,壳聚糖这时可以用化学法也可以用生物法,我们现在国际上流行用生物法把它做成壳寡糖。在这里实际上有一定的关键技术,现在各国都在拼如何来做到最高活性的壳寡糖的技术。 那么这张表能够说明几丁质或者甲壳素跟壳寡糖有什么区别,我们知道几丁质、甲壳素人体吸收不了,分子量非常大。壳聚糖能溶解到弱酸里,但是它的吸收要比几丁质好,它能被吸收一部分,有文献报道它大概能被吸收4-5%这样一个程度。而壳寡糖它的分子量一般小于2000,这样在体内可以100%的被吸收。从效率上来说,壳寡糖利用效率非常高,这就是为什么五十多年来国际上各个实验室里都在攻壳寡糖的制备技术。 我们知道壳寡糖的应用非常多,保健品、药品、作为饲料添加剂、作为农药。那么在保健食品上壳寡糖有一个非常大的特点,刚才我们的两个教授都已经介绍了,它是自然界唯一带正电的膳食纤维,带正电荷的作用是它的一个特点。那么壳寡糖本身容易吸收,它可以改变人体的酸碱平衡。刚才说到酸性的体质利于癌细胞的繁殖,不利于免疫细胞的活性,我们希望现在的健康理念让我们的体液(所谓的体液也就使肠道以外皮肤以内这的体液),变得稍微碱性一点,使我们的肠道变得稍微酸一点。我知道十年前在山东,有这种微生态制剂叫三株口服液,主要作用是改善肠道,肠道变酸一点、体液变碱一点有利于健康,这就是一个酸碱平衡的道理。另外,壳寡糖有一个非常大的特点,它具有非常强的还原性,它的还原性比维C、维E还要高。我们知道我们暴露在氧气的环境中,身体处在被氧化的过程中和产生氧化还原的过程中,老年斑的产生以及很多代谢产物都是氧化之后的产物。如果它能够补充我们抗氧化这个作用,实际上它达到一个很好的保护身体的作用。 同时,我们整理了目前为止在国际上六百篇各国研究壳寡糖的研究文献,研究了它的功能,列出了这样一个图,能看到有大量的文章研究壳寡糖抗氧化作用、抑制微生物、抗病毒、抗感染、抗感冒、抗糖尿病、保肝作用、促进伤口愈合,还有改善心血管、提高免疫和抗肿瘤等作用。而且这些文章都是在国际上一些一流杂志上发表的,它的每一个作用、机理,背后都有最原始的出处。我们总结了这样结论,大脑如果被细胞膜上的脂肪氧化,很容易产生一些脑部的疾病,那么壳寡糖有很强的免疫调节作用,这个刚才已经说过了,它有抗肿瘤的作用,而且它有可以直接杀死肝癌细胞的作用,这个我们做体外和上海肿瘤所 院士的实验室里都证明了这一点。 我们知道心血管病是非常危害人体的健康的,那么当血管壁增厚之后,很多的血液的血块堆积会形成血栓,导致很多疾病,包括脑血栓和心脏大量的疾病的产生。现代研究发现壳寡糖能够清理和去除血管壁废物,包括清除一些胆固醇。另外,有文献报道壳寡糖对糖尿病有改善作用,可以刺激胰岛素的分泌,这都有原始的文献有实验的依据,证明它有这个作用。另外,它有很好的改善记忆和保肝的作用,这个是一个壳寡糖实验前、后的片子的比较(幻灯片图片),很明显的肝细胞有所改善,因为现在当人们关心大脑、关心心脏的时候,发现人们的肝病越来越多。肝病多的原因很多,特别是现在的各种污染,包括鸭蛋里的苏丹红、包括各种激素和瘦肉精之类、包括一些环境残留农药,这些都是导致我们肝病的原因,我们的肝转变成脂肪肝,转变成肝硬化,到肝癌。肝脏是我们人体的解毒的工厂,一旦它的功能失去作用之后,人体马上就会有很多的中毒的迹象。 在这里因为时间的关系,不能细讲壳寡糖的每一个功能、它的原始文献、它的实验的结果,但是这已经形成一个趋势,国内外现在都在开发壳寡糖的系列产品,包括含有壳寡糖的一些药。 大连化物所实际上跟我们中华人民共和国一样是1949年成立,这是我们所老所的位置(幻灯片图片),这栋楼实际上是1909年盖的,是当时日本人的一个研究所,是解放之后直接接管过来的,它现在的位置是在大连的星海公园。这是我们所整个的一些情况(幻灯片图片),它原来是以石油化工为基础,到了本世纪是以能源和生物技术为主。现在所里有一千多名研究人员,其中研究生将近八百多人,其他的中科院和工程院的院士现在在所的总共有12位,江泽民总书记和胡锦涛书记都曾来过大连化物所。 我们生物技术部在大连化物所相当于一个研究室,有3个院士,有的可能经常在网上看到1805 ,1805是什么含义?实际上1805是我们所的生物技术部,它的代号就是18或者我们叫18室,我们是第5课题组,所以1805组是中科院大连化物所,它的内容就是天然产物及糖工程课题组。我们组现在有30多位研究人员,将近20位博士生,拥有高级职称的有七位,已经承担了很多像国家863这样的攻关项目。在我们承担国家九五和十五的攻关壳寡糖制备技术研发的基础之上,在1999年提出的一个制备壳寡糖的控制它聚合度片断的工艺,是国际上最早发表的,日本人和韩国人落后我们一年,所以在这方面,应该说中国的壳寡糖的制备的技术应该是不落后于他们。相对来说,产品的研发以及产品的推广,是我们非常感兴趣的,我们需要真正推动中国的糖生物工程的企业。 为了使得壳寡糖的产业能够健康的发展,为了使我们的技术尽快能够得到转化,中科院大连化物所技术入股成立了它的下属企业——大连中科格莱克生物科技有限公司,这个公司它就做一件事情,就是生产不同规格、不同级别的壳寡糖的原料。现在应该能达到一年80吨的产量,是目前国内生产规模最大的企业,所以我们希望能够形成中国乃至亚太地区的壳寡糖的原料生产旗舰的位置,当然为这个要求我们还要做大量的工作和努力,邀请中科院的一些院士们开一些成果鉴定会。 那么,一个好的产品一定要有一个好的稳定的原料,一个好的原料的生产一定要有一个很好的质量控制,壳寡糖现在难的是它的制备的技术和它的聚合度的可控项。所以我们现在做的壳寡糖的原料里面,我们可以非常清楚地告诉你,它的Ⅱ糖占多少,Ⅲ糖占的百多少,Ⅳ糖占多少,Ⅵ糖占多少,而且随着它不同时间的反应,我们可以监控到每一个组分的变化,所以我们非常清楚我们原料里面的有效成分的含量,这是做一个产品非常关键的。所以我们现在已经形成了医用级的、食品级的、饲料级等不同级别的壳寡糖,以及我们现在已经拿到壳Ⅵ级、壳Ⅴ级、壳Ⅳ级的单体及它的结晶。 大连中科格莱克生物科技有限公司的研发部门实际上就是大连化物所的1805课题组,这是我们实验室里的一些条件及设施,这是生产的装置,这是80吨年产量的装置。生产壳寡糖的原料我们公司起步还是比较晚的,是去年8月份注册,今年3月份才正式投产。但是,目前日本住友会社学的社长、加拿大的OEC公司、丹麦的丹麦王国国家中医药集团先后都在跟我们探讨壳寡糖如何打入日本、打入欧洲、打入北美市场。我们同时也关注国内外特别是国外壳寡糖研究的动态,今年参加了一次第七届亚太地区在韩国的釜山召开的全亚太地区甲壳素学术研讨会,九月份在巴黎召开的国际第十届甲壳素学术研讨会,我们感觉到的确中国人的一些工作应该说在国际上还是领先的。 最后,我想再回顾一下刚才两位教授讲过的,实际上糖在自然界的量是非常大的,有机物当中最大的资源是糖,刚才说过排在第一位的是纤维素,第二位的就是甲壳素,它成为自然界最大的生物量——糖。我们研究糖生物学的人会发现糖链不同的结构有不同的功能,不同的功能执行着一系列不同的反应,寡糖链就相当于开启我们生命的一把钥匙,我们知道全世界有多少把门锁,就有多少把钥匙,我们大家想一想,锁有各种各样,但是全世界的钥匙都非常相似,一个金属的小条,它为什么能产生这么大的差异,就是因为每个金属条上微细的结构的变化使它能开这个门,而不能开另一个门。实际上寡糖在人体当中,它就是充当了一个钥匙的功能,因为它的信息量现在远远超过了蛋白质,远远超过了核酸,所以,它是最大的一个生物信息的载体,同时,现在发现糖生物学是生命科学一个前沿的领域。 最大的生物量——糖 最大量生命信息——糖链 生命科学的前沿——糖生物学 第三代新生物技术——糖生物工程 21世纪高科技主流产业——生物经济 最引人注目的生物经济新领域——糖生物工程产业 这几句话是科技部的一个领导总结的。21世纪是生物世纪,生物经济时代,在这个时代里,糖生物工程的产业是它其中的一个主流部分,为此中国生物工程学会上一届的常务副会长、常务副理事长孟广振教授提出“伟大的碳水化合物时代来临!”,所以我作为一个糖生物工程学会的一名有这个责任来推动我们国家的糖生物工程产业的发展。当然我们做了很多研究的工作,要感谢国家的各个自然科学基金科技部及各个方面的资助,以及我们课题组的那些学生们和老师们所作出的大量工作。同时,我也更希望能够跟国内想认识糖、志愿发展中国的糖工程产业和健康产业的企业合作。我们跟山东科尔公司已经接触很长时间,实实在在的感觉到现在国内需要这种规范化来操作的健康产业的推动者。所以我们也愿意作为科尔公司的壳寡糖的一个原料的保证的生产基地,来确保科尔的产品能够更好的造福于人类,造福于国家。 最后也愿在座的各位能够受益于糖,而且我们共同努力,发展和推动中国的糖生物工程产业! 祝愿各位健康长寿,谢谢!
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