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低聚异麦芽糖产业化关键技术及应用
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  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TS245.5, TS241
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于轻工食品技术领域。项目系统建立了中国低聚异麦芽糖(IMO)产业化关键技术体系,并实现了国际领先的、全球规模第一的生产和应用。IMO是产量最大、应用最广的功能性低聚糖品种,是促进肠道微生态平衡、增强机体健康的重要益生元。项目针对中国IMO生产用酶应用性能差、转化精制技术落后、品种单一、质量控制与应用技术滞后、工业效益低等现状,从基础科学和关键技术入手,通过协同创新,在特异性糖苷酶创制、固定化酶循环转化、高效精制与多元化产品可控生产体系建立方面实现突破,率先在保龄宝公司实现应用,产销量居世界首位,使其成为中国低聚糖产业首家上市公司,有力推动了中国低聚糖产业的发展壮大。主要技术创新如下:(1)创制了工业性能优异的α-葡萄糖转苷酶,为IMO自主高效生产奠定了核心基础。采用基于pNPG底物特异性颜色反应的筛选策略,结合基于高效液相色谱的特异性转苷活性评价和改造技术,建立了高底物浓度及高转苷率的α-葡萄糖转苷酶快速筛选新方法,获得了来源于黑曲霉BLB-28菌株的新型α-葡萄糖转苷酶,实现在高底物浓度(350g/L)下“三糖(IG2+P+IG3)”转化率高于50%,较国外同类酶制剂转化能力提升了43%,吨产品用酶成本降低250元,降幅达38%,实现了基于10M<'3>罐的低聚糖用酶国产化。(2)创新“高三糖”制备的技术理念,构建了基于载体吸附和微孔固定化的IMO转化工艺,实现了高浓底物的高效循环转化。利用多酶联合水解,使淀粉水解液中麦芽糖含量达到了90%以上,驱动“三糖”组分的大量生成。在该基础上,利用机械性能优良且特异性吸附树脂进行IMO糖酶固定,进而采用微孔壳材进行封装,建立了循环高效转化工艺,生成“三糖”组分大于50%,超过国外同类技术指标(35%)。固定化酶使用次数达到50次,总催化时长达1700h,单位产品用酶成本较传统固定化酶工艺降低40%以上(400元),实现了年产5万吨IMO的产业化应用。(3)开创了模拟移动床在低聚糖行业的规模化应用,建立了技术领先的IMO定向可控分离技术,并实现产物的高效利用和清洁生产。筛选出特性优异的钾型改性树脂,在完全水性溶剂体系下实现高底物浓度(60%)进料和IMO的高通量分离(5万吨/年),开创了SMB在低聚糖行业内的规模化应用。基于SMB实现了IMO不同组分的精确可控切分,形成“三糖”组成比例不同的IMO产品,并成功应用于乳品、焙烤食品等不同下游产品中。牵头制定了国家标准,规范了产品市场。此外,还建立了IMO生产全程的节能减排和综合利用关键技术,吨产品收益增加1530元以上,提升了产品竞争力。项目形成了涵盖IMO产业链的关键技术体系,获授权发明专利8项,实用新型专利1项,牵头制定国家标准1项(GB/T20881-2007),发表论文10篇,被行业专家鉴定为“国际领先”水平,荣获中国轻工业联合会科技进步一等奖。近3年,累计实现新增销售额161.54亿元,新增利润6.02亿元,国内市场份额达到70%。项目产品率先通过美国FDA审核,准入美国高端市场。核心技术成功应用于低聚果糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖等品种生产,为中国低聚糖产业发展壮大做出了重要贡献。
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