菊芋知识.docx

别名】菊姜、鬼子姜。
荒漠化地区发展的十大产业之六——菊芋产业
1、产业概况
品种及分布
品种
拉丁名】HelianthustuberosusL．
【学名】菊芋
【来源】为菊科(compositae)向日葵属一年生草本植物但都不能伸长至柱头的深部，更无进入子房与雌配融合的现象。而不同基因型之间的杂交，虽可产生种子，但结实率仅为1〜2。它的主根不明显，但有强大的须根系。菊芋的生长对气候条件要求不高，性喜稍消凉而干燥，耐寒、耐旱，抗病虫害，繁殖能力强。菊芋的块茎在5°C左右芽眼萌动发芽，8C〜10C出苗，幼苗能耐1〜2C低温,18【C〜20C和日照12小时有利于块茎形成，块茎在零下40IC〜50C的冻土层内能安全越冬。菊芋一次播种多年收获，基本不断种，当年播种，就开始每年以20倍的速度进行繁殖。菊芋在我国南北各地均有栽培。块茎作蔬菜、饲料、杂粮，可制菊粉、果糖、酒精；地上茎叶可作饲料。营养成分化验分析结果表明：菊芋是一种很有推广价值的高蛋白作物，为畜牧业开辟新的饲料作物具有重要意义。
3）起源及历史
洋姜
洋姜就是鬼子姜，它原产北美，十七世纪的时候传入中国。在河北的深泽县有这样一个传说，说有个叫刘明的小伙子偶得一块人心，在水里洗了一下后变成一个美丽的姑娘，于是两人结婚了。而他心如蛇蝎的嫂子却以为那姑娘是个妖怪，于是打碎了盛放那个心的碗，又觉得不解气，就把那人心剁成碎块埋到了房后的井台上。姑娘托梦给刘明，说是她已幻化成鬼子姜，每年开出黄花的时候在井台上与他相会。刘明到井台上果然见密密麻麻的鬼子姜，于是每年都到井台与妻子相会，抱头痛哭，而且每年收获鬼子姜时，总不肯挖完，让它生根发芽，盼的是和妻子重逢相会。
（2）研究机构及进展
菊芋-相关研究
近年研究发现：洋姜对血糖具有双向调节作用，即一方面可使糖尿病患者血糖降低，另一方面又能使低血糖病人血糖升高。
研究显示，洋姜中含有一种与人类胰腺里内生胰岛素结构非常近似的物质，当尿中出现尿糖时，食用洋姜可以控制尿糖，说明有降低血糖作用。当人出现低血糖时，食用洋姜后同样能够得到缓解。

来源：大连化物所
一、战略研究
本项目针对国家当前面临石油资源短缺及发展我国生物质产业的战略规划目标，依托工业生物技术，开展以果糖基能源植物——菊芋为原料的生物炼制关键技术研究。主要开展以下几方面的工作：
1、开展以果糖、菊粉、菊芋粉和菊芋秸秆等不同原料层次的生物转化技术研究，实现利用菊芋生产高附加值产品和大宗生物基化学品和生物能源产品的技术突破。工作重点是研究直接利用菊芋粉发酵获取生物基化学品和生物能源产品的技术。
2、获得高表达及高酶活菊芋生物炼制关键酶（如菊粉外切及内切酶等）的工程菌，实现低成本产酶过程的条件优化，解决菊芋粉替代发酵淀粉的关键技术，形成果糖基产品的新工艺；
3、以微生物产生琥珀酸为重点，分析与琥珀酸产生紧密相关的基因、酶和代谢物及相关途径之间的关系，获得与琥珀酸产量相关的代谢网络图，找到影响琥珀酸合成能力的关键途径或环节，建立琥珀酸代谢生化网络调控的数学模型。
4、构建利用菊芋粉生产琥珀酸的“细胞工厂”，通过改造关键结点酶基因及对代谢网络的调控，形成高效生产琥珀酸的新工艺；
5、优化菊粉糖转化产生微生物油脂及乙醇的发酵过程工艺，实现微生物油脂及乙醇的清洁生产技术；
6、菊芋的综合利用。根据色谱为核心的分离分析技术（如高效制备液相色谱、液相色谱-质谱联用等），与生物化工相关人员进行合作，进行植物及微生物代谢网络分析及优化，帮助生化工程相关人员解决代谢产物鉴定及含量测定（代谢流计算）等技术问题。发现新的药用活性成分及组方配伍。
二、课题进展
1、菊芋生物炼制关键酶关键技术研究完成外切菊粉酶基因的筛选、克隆；完成克鲁维酵母外切菊粉酶基因表达工程菌的构建，已申请克鲁维酵母Y179/pUKDSI-EINU表达工程菌专利。
完成高果糖浆（果糖含量大于80%以上）的生产工艺条件优化的小试。开展了外切菊粉酶基因的克鲁维酵母Y179U/pUKDS-INU工程菌的稳定性实验及高密度、高分泌表达发酵产酶的条件优化及小试。克鲁维酵母在5升发酵罐中发酵，采用两次补料方式，发酵液中菊粉酶含量可达11000u/ml以上。
、菊芋生物炼制应用关键技术研究
1）、进行了菊芋品种和地域栽培实验
2006年在辽宁省瓦房店市谢屯镇1000亩盐碱地上种植野生红，小白和大白3个品种；在岫岩县河套沙地和山坡地种植150亩从青海引进的青地1号和青地3号两个品种；在山东省莱州市种植了8个品种500亩进行海水灌溉试验；在陕西榆林县种植100亩，当地品种榆林1号、南芋1号和南芋4号以及东北的野生红4个品种；在宁夏中卫市沙漠地区种植100亩有