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—— 富鉻酵母系列產品高效制備關鍵技術及產業化
文 / 張博潤 （中科院研究員）
三價鉻作為一種微量元素，能夠協調和增強胰島素降低血糖的生理作用，維持機體正常的葡萄糖耐量、脂代謝及血清膽固醇水平。因此在糖尿病的治療和緩解、高脂血癥及動脈粥樣硬化的治療和防治方面能起到重要作用。在醫學上，補鉻已經成為對糖尿病患者的重要營養干預措施，含鉻制劑不僅可以作為糖尿病患者的輔助用藥，也可以單獨使用，并已顯示出明顯的療效。 最早補充的鉻制劑是無機態的三氯化鉻，其吸收利用率很低，用量大，毒副作用大 ；第二代產品是螯合態的煙酸鉻和甲基吡啶鉻，但吸收利用和毒副作用的矛盾依然很突出 ；以食品微生物 - 釀酒酵母為載體對無機鉻進行吸收和轉化，形成新型有機態補鉻制劑是近年來的研發熱點。富鉻酵母中富含的有機三價鉻是葡萄糖耐量因子（GTF）的關鍵活性組成成分，國外提倡長期服用 GTF 來治療糖尿病并預防其并發癥發生。 富鉻酵母在飼料行業中也有廣泛的用途。給畜禽補充適量的富鉻酵母可以促進畜禽增重，提高采食量和縮短飼養周期；給肉用動物補充適量的富鉻酵母能夠明顯改善胴體品質和肉質，提高瘦肉率。適量補充富鉻酵母還可以顯著提高機體的細胞免疫和體液免疫能力。
富鉻酵母除了上述的生理作用及對動物飼養的有益作用以外，它還可以提供大量的優良蛋白質和 B 族維生素及其它生物活性物質。因此富鉻酵母產品可以廣泛地應用到醫藥、保健品、食品添加劑和飼料添加劑行業中。 該項目屬于生物領域，是國家大力發展的戰略性新興產業之一。唐山市作為一個重工業城市，生物技術水平落后，生物產業力量薄弱。河北省作為一個人口大省，隨著老齡化人口的日益增多，在糖尿病、高血脂癥和動脈粥樣硬化等老年人的常見病的預防和治療方面形勢日益緊迫 ；目前河北的飼料業正在從傳統飼料業向現代飼料業轉變，迫切需要提高產品的科技化含量。 該項目依托中國科學院微生物研究所的專利技術，以中國科學院唐山高新技術研究與轉化中心為基地進行技術的研發和集成，在中科耐迪（唐山）生物技術股份有限公司進行富鉻酵母及其系列產品的發酵生產，產品在全國范圍進行推廣銷售。該項目的實施將充分發揮中國科學院唐山高新技術研究與轉化中心作用、極大地提升唐山中心的技術研發和轉化能力，在唐山市培育戰略性新興產業，促進當地經濟結構調整和經濟社會的可持續發展。
市場需求分析 富鉻酵母在醫藥、保健品、食品添加劑和飼料添加劑行業具有非常廣泛的應用前景。酵母產業雖然是成熟而集中的產業，但富鉻酵母的研發在國內外酵母行業中尚屬發展初期。在國外市場已有以天然營養型富鉻啤酒酵母為主要配料的糖尿病應用補充劑問世。在國內雖然有一些科研單位和公司開展了富鉻酵母產品的研發工作，并有少量的產品銷售，如曾在市場上銷售的“糖泰”系列保健品，但尚無將富鉻酵母成功產業化的企業。 據 2010 年中國最新糖尿病流行病學調查結果表明 ：在年齡≥ 20 歲的中國人群中，糖尿病和糖耐量衰退者（隱形糖尿病患者）患病率分別高達 9.7% 和 15.5%，以此推算2010 年中國有 9240 萬成年人患有糖尿病，有 1.482 億人處于糖尿病前期，據多種市場調查分析 2010 年中國糖尿病治療藥物市場銷售額為 99.76 億元人民幣，且每年以超過 10%的幅度增加。近年來富鉻酵母的功能逐漸被大眾所認識，酵母鉻是國家食品藥品監督管理局指定的鉻營養補充劑之一，因此市場對有機鉻產品需求巨大另外，中國飼料行業對富鉻酵母也有很大的市場需求。同時，由于成本、環保優勢，并隨著生產能力的逐步增加，國產富鉻酵母的國際競爭力將進一步增強，預計出口量將持續保持較好的增長趨勢。
現有技術水平 中國科學院微生物研究所酵母分子遺傳與育種實驗室通過具有生物安全性保證的微生物育種技術構建了高生物量富鉻酵母，酵母細胞有機鉻含量達到 2000~4000μg/g，代表國內外先進水平，該菌株及富鉻酵母的制備方法受到專利保護（含有高生物量的富鉻酵母及其生產方法，ZL01102201.9）。
利用該專利菌種在中國科學院唐山高技術研究與轉化中心微生物事業部進行了 5 升和 40 升發酵罐發酵條件的優化，確定了培養基配方和主要工藝參數，進一步提升了項目技術的成熟度，為項目的進一步實施奠定了基礎。 中科耐迪（唐山）生物技術股份有限公司，主要進行富鉻酵母系列產品的開發、生產和銷售 ；具有富鉻酵母系列產品的“糖泰”商標。 目前在國內還沒有很成熟的富鉻酵母規模化生產及產品高值化應用技術的報道，該項目的實施，將填補國內空白。
主要研發內容
1、 富鉻酵母高效生產關鍵技術體系的建立 ：以廉價易得原料（如制糖工業副產物——糖蜜）為主，建立富鉻酵母高效生產工藝控制技術體系。
2、 富鉻酵母系列高值化產品研發 ：以膠囊、口服液或片劑形式開發富鉻酵母系列保健品 3~5 種 ；進行新型富鉻酵母飼料添加劑的開發。
3、 富鉻酵母及其系列產品的生產和銷售 ：依托富鉻酵母高效生產工藝控制技術體系，實現富鉻酵母年生產能力10~50 噸，用于“糖泰”保健品、富鉻酵母飼料添加劑的生產和銷售，及新型糖尿病藥物的研發。
預期社會經濟效益 富鉻功能酵母市場潛力巨大。據統計，我國糖耐量衰退者和糖尿病患者群體數分別為 1.5 億和 1 億，營養學家和醫學家推薦糖尿病患者和糖耐量衰退者每日分別補充 500μg 和200μg 以上的有機鉻，健康青少年和成人每日有機鉻的攝入量為 50μg~200μg。鑒于富鉻酵母的安全性，糖耐量衰退者均可日服 200μg，糖尿病患者可日服 500μg，假設只有 1% 的上述人群使用富鉻酵母產品，將實現年銷售收入 12 億元人民幣。 此外，中國是個畜牧業生產大國，配套的飼料行業年產量巨大，如何強化動物飼料的營養價值，防治疾病，保證動物健康具有重大的意義。微量元素作為重要的飼料添加劑在防病保健、提高動物生產性能、改善動物產品品質等方面發揮了重要的功能。微量元素有機化是其作為新型飼料添加劑的未來發展方向，而以富鉻酵母為原料的新型飼料添加劑的研究開發也將為畜牧業的健康發展和食品安全提供重要保證。 通過該項目的實施，依托中國科學院的權威，以“發明專利”的優勢在唐山地區建成富鉻酵母年生產能力達到10~50 噸的生產線，并以此為原料開發出系列保健品、飼料添加劑和新型糖尿病藥物，預計將產生直接經濟效益 2~3億元以上，不但將為唐山地區經濟發展提供利稅貢獻，而且將為唐山經濟結構多樣化，新型產業培育奠定重要基礎。該項目的實施填補了國內空白，在中國科學院和唐山市政府的共同支持下，通過項目組全體人員的共同努力，將使唐山成為國內重要的有機鉻產品研發和生產基地。