菊芋又名洋姜，屬于非糧作物，其土壤適應(yīng)性強，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，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，中國科學院青島生物能源與過程研究所微生物資源團隊聚焦菊糖向能源產(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)酵整合為一個過程，實現(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%。該團隊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)乙醇達到81.8g/L，產(chǎn)率達到3.13g/L/h，轉(zhuǎn)化率達到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，目前沒有廉價的商業(yè)化酶可供使用。研究人員通過在釀酒酵母中表達菊糖內(nèi)切酶，并消除菌種對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7.5g/L/h。相關(guān)研究成果發(fā)表在Carbohydrate Polymers上，并已申請中國發(fā)明專利（專利號2016103904308）。

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