[01637139]嗜热真菌耐热木聚糖酶的产业化关键技术及应用

该项目属于食品科学技术基础领域。植物纤维质资源转化利用，具有巨大的经济、社会和环境效益，是现代生物工程热点领域之一。相关技术和产品主要由发达国家掌握，中国基本依靠进口。前期，研究团队开展了“玉米芯酶法制备低聚木糖”研究，在玉米芯高效溶出、酶解过程控制、工业化设计等方面取得突破，获2006年国家技术发明奖二等奖。当时所用橄榄绿链霉菌与其他已发现的微生物一样，需要添加昂贵的木聚糖诱导才能有效产酶，培养基占酶生产总成本的30%-40%，生产成本较高。为了降低成本，世界相关研究机构也把选育能直接利用廉价的玉米芯或秸秆等农业废弃物作为碳源的微生物作为攻关的重点技术目标，但未取得有价值的突破。商品化的木聚糖酶生产技术也存在一定缺陷，主要表现为产酶量低，通常低于2000U/ml；特异性不强；热稳定性差等，难以满足工业化低聚木糖生产和面制品品质改良等领域的需要。中国农业大学等5单位紧密合作，对以上难题不懈努力攻关，在嗜热真菌耐热木聚糖酶的产业化关键技术及应用方面，取得了重要突破，填补了国内空白，达到了国际先进水平，取得了较大的经济和社会效益，并促进了相关行业的快速发展。1．主要技术内容：(1)高产耐热木聚糖酶的嗜热真菌定向选育和发酵技术：采用高通量、定向选育和诱导技术，从1000多份热环境土样中选育2株嗜热真菌，可直接利用农业废弃物高产适用于生产低聚木糖和改良面制品品质的耐热木聚糖酶，解决耐热木聚糖酶产业化技术瓶颈。嗜热真菌CAU44和J18利用玉米芯工业化产木聚糖酶活分别高达7650和2570U/ml。(2)嗜热真菌耐热木聚糖酶的分离纯化技术和优异的酶学性质：采用高效纯化技术得到电泳纯耐热木聚糖酶。酶学性质优异，属于耐热木聚糖酶如最适温度75℃，水解温度比商品木聚糖酶高15-20℃。(3)嗜热真菌耐热木聚糖酶在高效生产高质量低聚木糖方面的应用技术：适合高效生产高质量低聚木糖，水解产物中木二糖和木三糖可高达70%。(4)嗜热真菌耐热木聚糖酶改善面制品质量的技术研究：可用于改善馒头(面包)的品质和延缓老化，能够替代使用的一些化学合成改良剂。2．主要研究成果：申报国家发明专利14项，其中授权2项；获中国粮油学会和教育部科技奖励各1项；发表相关论文43篇(SCI论文15篇)；制订行业和国家标准2项；培养研究生15人，其中1人获全国优秀百篇博士论文提名奖；2人获教育部新世纪优秀人才和1人获中国青年科技奖。3．成果推广及效益：嗜热真菌耐热木聚糖酶已在山东龙力生物科技股份有限公司、河南兴泰科技实业有限公司、河南仰韶生化工程有限公司、新疆博乐新赛油脂有限公司等多家企业应用。3年来四企业应用该成果累计新增利税18823万元，节支2452万元，创汇1550万美元。仅山东龙力生物科技股份有限公司玉米芯使用量就达10万吨以上，为农民直接增收0.8亿元。该技术丰富了酶制剂市场，提升了低聚木糖的竞争力，降低了环境污染，社会效益显著。