[00977216]耐酸性α-淀粉酶工业化生产技术

项目说明：耐酸性α-淀粉酶在pH4.0以下有较高的淀粉酶水解活性，特别适合于酿酒的发酵过程(pH4.0)和制备用于胃(pH2.0)的消化助剂，但由于一般生产菌株的产酶活性水平非常低，耐酸性α-淀粉酶只在极个别国家有很少量的生产。而酶制剂产业是一项利润丰厚的高科技产业，且中国传统的固态白酒生产行业又为耐酸性α-淀粉酶的使用提供了广阔的市场，因而实现耐酸性α-淀粉酶在中国工业化生产的突破，在国民经济发展上，可以产生巨大的经济效益。国内外相关产品及相关技术的发展现状和趋势：在日本市场有食品级的耐酸性α-淀粉酶的系列酶制剂产品，主要用于酿酒工业，酶蛋白含量20-60％不等，酶活性单位大致为1200-2500U/g，售价折合人民币约为400元/kg；在丹麦市场，也有食品级的耐酸性α-淀粉酶系列酶制剂产品生产，其产品已进入中国市场，产品的最适pH5.0-6.5，被用于白酒工业丢糟淀粉质的降解利用，酶活性单位大致为1000-1500U/g，售价约为50元/kg；另外，在德国、美国等有精制的耐酸性α-淀粉酶试刹，酶活性单位为10000U/g，售价折合人民币可达到750元/g以上。从耐酸性α-淀粉酶制剂的生产来看，主要采取微生物发酵的方式进行，并以细菌发酵的生产方式为主，其发酵水平可达到100U/ml的耐酸性α-淀粉酶酶活。其发展趋势是发酵水平稳中有升，生产规模逐渐扩大，应用领域有所拓宽，产品纯度不断提高。市场预测、发展趋势和应用领域已转化案例：中国酶制剂工业主要以生产α-淀粉酶、糖化酶和蛋白酶为主，其应用领域涉及食品酿造、制糖、酒精、造纸、医药、日化、制革等多种产业部门。近年来，随着中国酶制剂工业的蓬勃发展，品种及产量不断增加，但从市场调查情况来看，α-淀粉酶产量仅占酶制剂产量的19.4％左右，且剂型、品种和生产菌株都很单一，酶活力增长缓慢，小淀粉酶产品紧缺，供不应求。特别是酒精、白酒工业等酿造行业，其发酵过程的特殊酸性环境，更迫切需要使用耐酸能力强的淀粉酶，以增强淀粉糖的利用能力，从而提高出酒率，创造更大经济效益。但在中国，对耐酸性α-淀粉酶的开发性研究还少有报告，更未实现生产过程的产业化。中国是一个酿酒世界大国，仅白酒生产领域每年就要产生数百万吨的废糟，其淀粉糖含量一般为8％左右，既造成严重的环境污染压力，糖类物质又未得到有效利用。如果对废糟进行仅仅一次的再利用发酵，估计对耐酸性α-淀粉酶制剂(1500U/g)的需求就可达到2000吨以上，酶制剂销售额可达1.0亿元以上，如果使用范围再扩大到常规白酒的生产以及酒精的生产，每年该酶制剂的需求量可能再扩大10倍以上。因而，发展耐酸性α-淀粉酶的生产，市场潜力非常巨大。课题组已生产出固态粗酶菌剂，并对某名酒厂的发酵丢糟进行了生物转化，发现淀粉糖的降低幅度达到了35％以上的极高水平。照此计算，如果转化糖完全用于发酵产酒，每吨废糟可多产50度白酒20kg，折算每年20万吨废糟可产白酒4000吨，若按10万元/吨计，该白酒厂每年可多创利润4亿元。项目的特色和创新之处：1)在生产菌种的育种上，运用了现代生物工程技术，使特定基因实现了多拷贝，这样从源头上极大地提高了工程菌产生耐酸性α-淀粉酶的生产能力；2)在酶制剂生产中，引入了废液回用工艺的研究，而酶制剂的应用，可以降低白酒工业废弃物的淀粉质含量，二者从不同角度减轻了环境污染的压力；3)耐酸性α-淀粉酶在中国还未见有工业化生产的研究和报告，这一新兴的、可以带来高额利润的酶制剂生产过程的实现，填补中国酶制剂工业在这一品种上的空白。环境污染状况及治理方案：废液：几乎可以完全回用于配料过程而无需专门的废液处理设施。废气：主要为烟道气和发酵罐排气，基本上不构成大气污染，可直接排放；废渣：被发酵利用后的原材料残渣和菌体蛋白，经干燥后作为高蛋白饲料出售。