[01344943]海洋低温纤维素酶制备的关键技术与应用示范

随着全球经济的发展,化石资源逐渐被消耗,能源、资源、环境问题成为制约人类社会发展的主要瓶颈,可持续发展战略达到全球共识。纤维素全球年产量1.5×106万吨,因其产量大、易获取且价格低廉公认为最具有开发利用潜力的可再生资源。而目前自然界中纤维素利用率还不到其总量的1%,不仅被白白浪费,且造成环境污染。纤维素的高效降解与转化是制约其规模化利用的挑战性技术难题,高效纤维素酶的研究开发是可再生纤维素资源利用的关键, 对于人类解决环境污染、食物短缺和能源危机具有重大的现实意义。 本项目以2项自主知识产权的中国发明专利（微生物发酵生产低温纤维素酶的方法,专利号：20060002014.2;海洋微生物发酵生产低温纤维素酶的方法,专利号：200910220660.X）为技术依托,并结合独特海洋微生物发酵生产低温纤维素酶制剂技术。 主要技术内容： 1.建立海洋低温纤维素酶制备技术 经诱变等技术选育海洋低温酶工业菌株,完成发酵优化与放大、酶分离纯化并实现高效制备海洋低温纤维素酶,形成了具有自主知识产权的海洋低温纤维素酶制剂生产工艺。 2.制定海洋低温纤维素酶制剂产品质量标准 建立30L、200L到2000L发酵工艺优化、逐级放大、中试等小规模生产技术;与发酵体积匹配的酶分离纯化技术;以及酶制剂加工配方及工艺技术,实现了海洋低温纤维素酶制备工艺的产业化。产品质量、稳定性等技术指标超过国家相关酶制剂标准。 3.建立海洋低温纤维素酶制剂系统应用技术 基于海洋低温纤维素酶制剂的生产工艺与质量标准,解决限制产品应用的瓶颈问题,建成年产吨级海洋低温纤维素酶制剂生产线,规模化开发工业应用酶制剂。 4.确定菇渣再利用思路 食用菌采收后废弃物称为“菇渣”,主要成分为纤维素,是反刍动物饲料重要原料。海洋低温酶制剂可将低成本菇渣转化为生物活性有机肥与反刍动物饲用复合微生态酶制剂,使其经济附加值增加750倍以上。 5.解决菇渣高附加值转化科学技术问题 目前生产反刍动物肥料与饲养复合微生态酶制剂多为中温酶,其最适作用温度45～55℃,而畜牧业生产自然环境温度为5～25℃,导致其在自然环境下应用效果差或无作用。而海洋微生物发酵温度一般在5～20℃,其酶最适作用温度为5～25℃。因此,应用海洋低温酶制剂既提高生产效率,又降低生产成本,减少工艺流程,还可达到理想应用效果。 6.确立菇渣生物活性有机肥与反刍动物饲养复合微生态酶制剂低成本、高效率加工工艺 在菇渣产生地用土或其它物质围成简易发酵池,自然条件接种海洋低温纤维素酶制剂作用1～5天,完成产品生产。该生产方式操作简单、成本低、生产效率高。7.完成菇渣高附加值产品质量检测和功效验证 产品经质量检测,超过国内外同类产品,客户试用效果好。 本项目在辽宁省大连、本溪等9个市县推广10余年。2014～2016年累计生产有机肥41.49万吨,推广面积165.9万亩,新增经济效益6.7亿元。推广反刍动物饲用复合微生态酶制剂15.83万吨,育肥牛174.2万头、育肥羊276.5万只,新增经济效益7.1亿元。随着项目技术与产品进一步推广,将取得更大经济效益、社会效益和环境效益。