菊芋又名洋姜，屬于非糧作物，其土壤適應(yīng)性強(qiáng)，可在干旱、鹽堿等非耕邊際土地種植。菊芋塊莖富含菊糖，菊糖是植物的第二大儲(chǔ)存多糖，僅次于淀粉。淀粉糖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已較為成熟，而菊糖的開發(fā)應(yīng)用有待發(fā)展。以菊糖為糖質(zhì)平臺(tái)，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)，可開發(fā)生物能源、生物基材料、醫(yī)藥與食品等。

　　近期，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物資源團(tuán)隊(duì)聚焦菊糖向能源產(chǎn)品燃料乙醇和功能食品“益生元”低聚果糖的轉(zhuǎn)化，取得了進(jìn)展。前期研究中，科研人員建立了菊芋乙醇整合生物加工工藝，即將菊糖酶產(chǎn)生、菊糖水解和乙醇發(fā)酵整合為一個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)了直接發(fā)酵菊芋生產(chǎn)燃料乙醇，在40°C下酵母發(fā)酵200g/L菊芋粉，產(chǎn)乙醇65.2 g/L，乙醇得率為79.7%。該團(tuán)隊(duì)通過改造酵母多糖代謝途徑和酶分泌系統(tǒng)等，有效提高了菊芋的轉(zhuǎn)化效率，發(fā)酵250g/L菊芋粉，產(chǎn)乙醇達(dá)到81.8g/L，產(chǎn)率達(dá)到3.13g/L/h，轉(zhuǎn)化率達(dá)到92%。相關(guān)研究成果發(fā)表在Biotechnology for Biofuels上。

　　低聚果糖產(chǎn)品主要以蔗糖為原料經(jīng)酶法轉(zhuǎn)化而來，這種工藝的理論轉(zhuǎn)化率低于60%，生產(chǎn)高純度低聚果糖需要經(jīng)過純化，增加成本。菊糖可通過菊糖內(nèi)切酶催化產(chǎn)生低聚果糖，但菊糖內(nèi)切酶活力通常不高，目前沒有廉價(jià)的商業(yè)化酶可供使用。研究人員通過在釀酒酵母中表達(dá)菊糖內(nèi)切酶，并消除菌種對(duì)菊糖組份的代謝能力，建立了通過酵母發(fā)酵生產(chǎn)高純度低聚果糖的簡單工藝。應(yīng)用該工藝，在40°C下發(fā)酵200g/L菊糖，產(chǎn)生低聚果糖180g/L，產(chǎn)率高達(dá)7.5g/L/h。相關(guān)研究成果發(fā)表在Carbohydrate Polymers上，并已申請(qǐng)中國發(fā)明專利（專利號(hào)2016103904308）。

　　上述技術(shù)發(fā)明創(chuàng)造將促進(jìn)菊芋產(chǎn)品開發(fā)，推動(dòng)菊芋產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。