[00380980]新型淀粉衍生物的创制与传统淀粉衍生物的绿色制造

淀粉是粮食作物的主要组分，占其质量的60%以上，中国年产淀粉高达2250万吨。在淀粉深加工方面，存在两个主要问题，一是新型淀粉衍生物附加值虽高，但品种很少，在性能上无法满足工业应用的需求，二是传统淀粉衍生物的生产普遍存在能耗高、污染重的工艺缺陷。鉴于上述原因，在国家“863”计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点项目等国家级项目资助下，通过长期产学研合作，该项目致力于以下两个方面的研究：发明新技术，创制新型淀粉衍生物；创新工艺技术，在传统淀粉衍生物的制造过程中实现节能减排，并获得系列发明成果。其发明整体技术水平达到国际领先，项目的部分成果分别获得2013年山东省科技进步奖一等奖、2013年中国轻工业联合会科技进步奖一等奖。主要创新技术：创制新型糊精类淀粉衍生物。针对普通环糊精结构刚性、水溶性差的特点与应用缺陷，通过筛选特异性糖苷酶和构建专一性基因工程菌，创制出具有柔性包埋结构的三大类新型糊精类淀粉衍生物—弹簧糊精、DP20-40大环糊精和高水溶性的半乳糖基-β-环糊精等分支环糊精。创制新型胶黏类淀粉衍生物。针对淀粉固有缺陷导致胶粘剂的粘接强度低、耐湿性差问题，利用淀粉氧化、交联、接枝共聚等多元复合改性技术，创制了零甲醛高性能的淀粉胶黏类淀粉衍生物。创新了变性淀粉类淀粉衍生物一步干法和酶法制造新技术。针对传统变性淀粉湿法制造污染重的工艺缺陷,发明了交联类、慢消化类、酯类等系列变性淀粉类淀粉衍生物一步固相催化或酶法逆向催化制备新技术，实现其绿色制造。创新了淀粉糖类淀粉衍生物节能生产工艺。针对传统淀粉糖制造高能耗的工艺缺陷，成功利用淀粉糖类淀粉衍生物分离过程中脱色与蒸发工序较高温度的料液与离子交换后较低温度出料之间的热量交换，创制了三联螺旋板式换热系统，大幅节省单位生产能耗，实现了淀粉糖类淀粉衍生物绿色制造。该项目新型淀粉衍生物产品：弹簧糊精、DP20-40大环糊精等糊精类淀粉衍生物，高淀粉含量、零甲醛的淀粉胶黏剂为该项目组全新创制；干法制备的交联辛烯基琥珀酸淀粉酯等传统淀粉衍生物产品首次实现了零污染制造：淀粉糖类淀粉衍生物节能生产工艺，使每吨产品节省蒸汽0.28吨。该项目获授权国家发明专利25项和实用新型专利3项：在《J Agric Food Chem》等业内著名杂志上发表与该项目紧密相关的SCI论文65篇：制(修)订相关国家标准11项；出版《CyclodextrinChemistry》，《环糊精化学》、《碳水化合物化学》等中英文科技专著3部：完成相关的博士论文13篇、硕士论文19篇。该项目创新技术在西王集团有限公司、诸城兴贸玉米开发有限公司、浙江顶立胶业有限公司、山东新大生物科技有限公司、山东正德食品有限公司等多家淀粉深加工企业实现了应用与生产，近三年创造直接经济效益5.5亿元，新增利润7549万元，新增税收4511万元，并形成了显著的节能减排的社会效益。