开辟天然产物生物转化新路径——记稀有人参皂苷的生物制造及其应用项目

　　在2021年度陕西省科技奖获奖项目中，由西北大学、西安巨子生物基因技术股份有限公司等完成的“稀有人参皂苷的生物制造及其应用”获陕西省技术发明奖一等奖。该成果将基因工程、酶工程、绿色溶剂工程、合成生物学技术、生物质分离纯化及化学工程等技术有机结合，创制了稀有人参皂苷高效定向转化的生物制造技术，将稀有人参皂苷提浓万倍以上，并成功开发出免疫功能强化、改善睡眠及皮肤屏障修复系列新产品，为人类健康带来福音。

　　高效定向转化新突破

　　稀有人参皂苷在自然界中含量少、难获取并且结构复杂，化学合成难以实现。与生物活性较低的普通人参皂苷不同，在人参中含量ppm级的稀有人参皂苷生物活性高，作为人类糖尿病、心脑血管等重大慢性疾病用药食兼用物质的典型代表备受关注。然而由于其含量极低难以获取，并且大多数稀有人参皂苷的结构处于介稳态，常态下极易进一步转化为其他低活性皂苷。因此，尽管目前已发现并确定了百余种稀有人参皂苷的化学结构，但因制备工艺复杂及资源稀缺等因素，大多数稀有人参皂苷的生物功效鲜有报道，大规模制备技术仅Rg3、Rh2实现了产业化。

　　该项目第一完成人、西北大学化工学院院长范代娣教授告诉记者，他们经过数年艰苦努力，将合成生物技术、酶工程、绿色溶剂工程、生化分离纯化及化学工程等技术有机结合，通过微生物菌种筛选、高效定向转化稀有人参皂苷的重组糖苷酶构建，研发低共熔溶剂绿色催化体系及动态程序结晶分离技术及手性皂苷的高效分离技术，创建了稀有人参皂苷高效定向转化的生物制造新途径，实现稀有人参皂苷浓缩万倍以上;发明了介稳皂苷保存技术，发现了Rg5、Rh4、Rk3、Rk1、PPT这5种稀有人参皂苷的生物学功效，包括降血糖、降血脂、增强皮肤免疫、改善睡眠、抗癌等新功效及其药理机制。

　　2020年5月，陕西省化工学会组织专家组对“稀有人参皂苷的生物制造及其应用”项目进行鉴定，以张生勇院士等组成的专家组认为，该技术达到国际领先水平。

　　产学研经济效益显著

　　稀有人参皂苷高效定向转化的生物制造技术研究成功后，引发了业内关注。范代娣基于产学研结合的经验，与西安巨子生物基因技术股份有限公司及西安金牛生物工程有限公司合作，前者负责稀有人参皂苷量产技术开发、分离技术放大和相关功能食品及医学护肤产品开发，后者承担部分功能食品的报批注册工作。

　　基于稀有人参皂苷的特有功效以及协同增效技术，项目团队开发了免疫功能强化、睡眠改善及皮肤屏障修复等系列新产品。2019年，稀有人参皂苷的免疫功能强化、改善睡眠及皮肤屏障修复系列产品在巨子生物问世，Rg5、Rh4、Rk3、CK、Rk1这5种医用稀有人参皂苷达到百公斤级规模化生产。胶囊、饮品等系列功能保健食品及护肤品上市销售后，获得市场认可，受益广大亚健康人群，取得了较好的经济和社会效益。

　　近3年来，稀有人参皂苷系列产品已在国内30个省市推广应用，并作为美国食品药品监督管理局(FDA)认可的膳食补充剂原料出口美国。企业累计获得经济效益超过11亿元。

　　据了解，该研究成果目前已获得发明专利授权15件。其中，“一种利用原人参二醇组皂苷大规模转化生产人参皂苷RK1的方法”发明专利转让金额达1000万元，获得保健食品注册证4件、功能食品批件3件，相关产品共取得国家注册商标5件。

　　(本系列报道到此结束)