[01718681]红曲酯化酶制剂的研制

1. 立项背景、总体思路、技术方案 （1）立项背景 红曲霉代谢产物具有很强的酯化能力,主要用在酿酒、酿醋、酱油等需要酯香气味的产品方面,利用其高活性的酯化酶能力,可以催化多种酸和醇的酯化,如乳酸、己酸、乙酸、丁酸等和乙醇的反应,生成的己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯和丁酸乙酯是许多酿造产品主要的香气的成分来源。市场上有专门使用红曲催化酯化反应生成的酯香液,添加到产品中可以使产品香气馥郁,也可以将红曲霉添加到发酵酒曲中。目前多采用固体培养红曲霉生产酯化酶,液态发酵的的研究较少,且产酶能力比较低,用于工业化、液态深层发酵的优良菌株更是未见报道,同时,酶制剂的后期制备技术落后,无法实现工厂的连续化生产。 （2）总体思路 以上述存在问题为研究出发点,本课题从菌种选育、培养基优化、发酵工艺优化及扩大、酶制剂的后期提取技术等方面进行了研究,然后进行了发酵罐的方法试验,进而在酒厂进行了实际效果检验,在此基础上进行示范和推广工作。 2、主要研究内容、创新点、与国内外同类研究（或技术）的综合比较、推广应用或论文引用情况、存在的问题及改进措施 （1）主要研究内容 ① 通过紫外诱变、化化学诱变及基因工程的方法,筛选出具有自主知识产权的、高产酯化酶等的红曲霉菌株ZH-3; ② 对原料的预处理(和氮源、碳源、矿物质及维生素及液态发酵工艺参数进行优化,得到最佳的发酵工艺条件,为产品的工业化生产提供技术保证; ③ 系统研究了红曲酯化酶制剂酶学性质,为红曲酯化酶制剂的开发、保存和应用提供理论基础; ④ 采用连续真空低温液体连续干燥技术获取酯化酶,酶活高。 （2）主要创新点 ①选育出了一株高产酯化酶红曲霉菌株ZH-3。该菌株耐酸性强（pH 3.5）、耐酒精度高（11%）,稳定性较好。 ② 首次实现了工业化红曲霉液体深层发酵生产红曲酯化酶制剂,采用连续真空低温液体连续干燥技术干燥产品,实现了清洁循环生产,克服了喷雾干燥和冷冻干燥溶解性差、性状不佳、成本高等缺点。 （3）与国内外同类研究（或技术）的综合比较 ① 采用独特的液态深层发酵法生产红曲酯化酶制剂,周期比原始的固态发酵法的7～8天生产周期缩短到5天。 ②大生产15吨发酵罐最终发酵可以得到发酵液总酯含量达7.15mg/mL,酯化力74.6mg/g.100h酯化红曲酶制剂,达到国内最高水平。 ③ 该生产技术提升了传统生产工艺,在白酒发酵中加入2%的红曲酯化酶制剂,显著提高了酒中的总酯含量和白酒的优级率。 ④ 采用连续真空低温液体连续干燥技术干燥红曲酯化酶制剂,既保证了物料的热敏性、溶解性、原味、芳香等原有性质不变,且成型好。该技术节能、生产率高,实现了在真空状态下连续进出料、粉碎的目的,避免了两次污染和易氧化物料的氧化还原,使静态干燥成功转化为动态干燥,在大幅度提高了干燥制品产量的同时又使得生产成本全面下降。整个生产流程实现全封闭的管道化、自动化、连续化生产,干粉得率达到99%以上,溶剂回收率＞90%,由于实现了人机操作管理系统,本工艺大大减小了劳动成本（一个操作工即可）。 （4）推广应用情况 红曲霉在我国主要用于红曲酿酒、发酵食品、色素生产等方面。红曲霉在代谢中可产生淀粉酶、酯化酶、蛋白酶等多种酶类,并且有不少红曲霉菌株可以产生较高活性的蛋白酶,可用于腌渍鱼、肉、豆腐等高蛋白食品,使食品色香味俱佳。而红曲霉代谢中产生的酸性蛋白酶不仅可以用于食品,还在饲料、纺织、皮革生产等其它领域有着广泛的应用。红曲霉生长过程中能产生生物活性较强的酯化酶,而大量用于酿酒的生产。目前多用固体培养红曲霉生产酯化酶,红曲霉液态发酵产生酯化酶方面的研究较少,且产酶能力较低,离实际大生产还有很大距离。由于多种红曲霉菌种皆具有产生高酶活酯化酶的能力,因此,在浓香型大曲酒的酿造过程中,红曲酯化酶的应用比较普遍。查阅国内外文献后发现,基本所有的红曲霉菌种都是单酶发酵,有少部分菌种为双酶发酵,但一般仅有其中一种酶具有较大利用价值,而另一种酶活力则不尽如人意。 ① 在常压双轮底糟加入投料量 2%的酯化红曲,可明显提高浓香型大曲酒的品质和酒的优级率。该工艺进行酯化红曲的培养,操作较为简便易行,得到的效果较为理想。 ② 在江苏洋河酒厂股份有限公司、山东扳倒井股份有限公司、古贝春集团、康河酒业有限公司的试验结果中发现,己酸乙酯含量相对较低,可在窖池中使用超浓缩复合己酸菌液（己酸菌数≥ 4.0×108个/mL）,不仅能提高酒中己酸乙酯的含量,还可以明显降低乳酸乙酯,使白酒中四酸（乙酸、丁酸、己酸和乳酸）、四酯（乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯）比例协调,窖香浓郁,绵甜爽口,回味悠长,大幅提高浓香型白酒的品质及优级率。 （5）存在的问题及改进措施 红曲酯化酶制剂的作用条件、方法等还有待进一步探讨,以便找出合成己酸乙酯主体香味成分的最佳条件。