[00140603]重大淀粉酶品的创制、绿色制造及其应用

淀粉酶品主要应用于以淀粉为原料食品加工和发酵等行业，与人民生活息息相关。但中国淀粉酶品特性和活力与国外先进水平存在差距，多年来一直依赖进口，急需解决中国淀粉酶品所存在的问题，填补国内空白，提升酶品水平。主要技术内容：重要淀粉酶品新分子的发现和获得：①高温α-淀粉酶(耐酸性)：最适pH 4．5～7．0，最适温度93～95℃：②普鲁兰酶：一种新型酸性普鲁兰酶，最适pH5．0，最适温度60℃；③真菌α-淀粉酶：优选出米根霉α-淀粉酶，水解淀粉形成70％以上麦芽糖；④中温α-淀粉酶：Ca<'2+>依赖性降低的新酶；⑤高温α-淀粉酶：优化该酶密码子，提高其表达水平。涵盖该项成果授权发明专利6项。地衣芽孢杆菌为代表的全新淀粉酶高表达系统的创建：选育出可高效分泌外源蛋白的地衣芽孢杆菌宿主细胞；克隆并鉴定相关载体元件后，系统地构建出适合淀粉酶高效表达的芽孢杆菌系列载体；建立相应的遗传操作技术体系，该系统生产和分泌酶蛋白能力可达到30g／L以上。该项成果形成授权发明专利2项。采用以上酶分子和表达系统，结合解淀粉芽孢杆菌及乳酸克鲁维酵母等表达体系，构建高温α-淀粉酶(耐酸性)、高温α-淀粉酶、中温α-淀粉酶、真菌α-淀粉酶及普鲁兰酶高产菌株。利用“分子一诱变育种”等技术获得糖化酶高产菌株。涵盖高表达效能菌株构建的授权发明专利6项。高效发酵生产工艺技术的建立：①高效发酵新技术：建立连续流加补充碳源，半连续流加补充氮源，在线检测控制磷酸盐以及原位分离发酵等可控发酵技术。采用新的发酵技术，生产水平分别达到：高温α-淀粉酶(耐酸性)32000 U／mL以上，普鲁兰酶380 U／mL，真菌α-淀粉酶1876 U／mL，中温α-淀粉酶1620 U／mL，高温α-淀粉酶17500 U／mL。同时平均节省原料成本15％以上，发酵残液中磷含量降低90％以上；②糖化酶分割发酵新技术：建立分割发酵技术，60吨规模发酵罐糖化酶活力提高17％，发酵周期缩短54％，生产成本降低50％左右，相对原糖化酶发酵周期，应用新技术后折合糖化酶活力达到120000 U／mL以上；③高效绿色分离提取制备新技术：建立并工业化应用生物絮凝技术为核心的酶制剂高效绿色提取工艺，板框压滤滤饼全部实现产品化，各产品提取得率超过或接近85％。涵盖发酵生产工艺的授权发明专利3项，授权实用新型专利3项，形成省部级科研成果鉴定及验收5项。自2009年1月至今，技术成果在合作企业应用并实现工业化生产，累计新增销售额38708万元，新增利税6792万元。该成果的实施也带动多家生物、食品相关淀粉加工企业经济效益增长，产品在淀粉糖加工、饲料、果蔬加工、酒精和柠檬酸等行业中应用，达到国外同类酶制剂应用效果，显著降低了生产或使用成本。尤其，高温α-淀粉酶(耐酸性)、普鲁兰酶、真菌α-淀粉酶填补了国内空白，打破了依赖进口的局面。