山东省食品发酵工程重点实验室
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1、发酵法生产衣康酸技术的研究
“发酵法生产衣康酸技术的研究”是山东省科委的科技攻关项目，由山东省食品发酵工业研究设计院设计承担。
项目从基础工作做起，成功地选育出衣康酸高产突变株HA6080，详细研究确定了该菌株以玉米淀粉为原料发酵法生产衣康酸的工艺技术路线，完成了小试、中试、生产性试验及产业化工作。该项目研究在菌种产酸率、转化率以及产品质量控制等方面均取得了突破性进展，专家鉴定认为主要技术指标及产品质量指标均达到国际先进水平。
该项目技术先后在山东中舜科技发展有限公司、青岛琅琊台酒业集团实现工业化生产，形成年产2000吨衣康酸的生产能力，产品销往日本、美国、印度等二十多个国家和地区，产品质量受到国外客户的好评。
该项目在研究开发、推广及产业化过程中，针对山东省和我国北方广大地区盛产玉米的实际情况，采用玉米淀粉为原料，利用喷射液化、双酶制糖技术将淀粉转化为葡萄糖，作为发酵碳源，研究并确定了衣康酸高产突变株HA6080发酵培养基的较优组合，详细研究了发酵过程中，通风量、搅拌型式、搅拌速度等因素对菌体生长及产酸的影响，确定了发酵最佳工艺参数。针对发酵后期由于衣康酸积累，PH值降低，营养成份消耗而引起的产酸速度大大降低的问题，采取措施，有效地延长了产酸高峰期，既大大提高了发酵效率和糖酸转化率，又缩短发酵周期，降低产品成本。在衣康酸提取工艺上，结合衣康酸发酵的特点，突破了柠檬酸行业传统的劳动强度大、污染严重的提取工艺，采用直接结晶法与离子交换树脂法相结合提取衣康酸产品。由于排放的二次母液经浓缩后，残糖高、粘度大、造成部分衣康酸无法回收，采用离子交换法，回收二次母液中的衣康酸，大大提高了提取收率、提取效率和产品质量，使整个工艺过程更加合理。另外，机械杂质是影响产品质量的重要因素，也是国内生产厂家普遍存而又难以控制的问题，我们通过设备改进和工艺调整，有效地解决了这一问题，产品质量受到客户高度评价。
由于产品质量好，加之其应用领域广泛和不断开发，其市场前景十分看好，目前的生产能力已远不能满足市场需求，因此国家经贸委和山东省科委分别为两家公司扩建立项，批准为国家级和山东省重点新产品。该成果荣获国家科技进步二等奖，荣获山东省科技进步一等奖。
2、改性黄原胶的研究
黄原胶是一种高分子多糖，由于黄原胶特殊的结构使得其溶解较为困难。因此，在实际应用中都预先浸泡，用专用设备进行长时间搅拌，应用单位均感到黄原胶使用起来不方便。
经过查阅大量资料我们了解到，国内外目前方法和技术都是防止结团现象的发生，而不是采取方法来使表面已溶胀的胶分子较快地脱离胶颗粒形成自由运动的无规线团状，即加快溶解过程。通过查阅文献发现：造成黄原胶溶解时出现的问题主要是由于黄原胶分子间作用力较大。因此，我们设想采用化学修饰的方法对黄原胶分子进行修饰，破坏分子中吡喃环上的羟基，并破环分子结构的规整性;希望得到的样品溶解速度能有所加快。
在本课题中我们研制开发的改性速溶型黄原胶不但能提高黄原胶颗粒的分散性，而且通过化学方法对黄原胶分子进行修饰，改变黄原胶分子之间的作用力，使溶解时表面已溶胀的黄原胶分子能迅速地脱离颗粒表面，形成无规线团状，从而加快黄原胶的溶解过程。因此，在本项目中提及的速溶概念与传统速溶食品的速溶概念是不同的，也不同与通过机械剧烈搅拌加快胶溶解，可以说改性速溶型黄原胶不仅能提高黄原胶的分散性，更是在分子水平上加快黄原胶分子的溶胀、溶解过程。
另外，由于黄原胶的较为特殊的提取方法，使得一些不溶于水的微粒及菌体细胞都能进入产品中，我们通过查阅大量材料发现国内外黄原胶同行的研究都是稀释发酵液，在利用超滤膜截留菌体，然后浓缩发酵液再用溶剂沉淀法提取黄原胶，这样不仅设备投资大而且工艺复杂，能耗大。我们做了大量实验发现由于黄原胶溶液物料的特性，当浓度达到2.5%以上时，分子链高度卷曲，难以通过微滤膜，因此我们设想用复合酶酶解破碎菌体，使得菌体碎片能通过微滤膜，从而达到纯化醪液的目的。
创新性：
(1)用独创性的在黄原胶分子结构上化学后修饰的方法来改善产品的溶解性能，不同于国外利用造粒、添加崩溃剂等手段，仅解决黄原胶的分散问题，达到速分散的目的，而未解决快速溶解的问题;通过对黄原胶进行化学修饰，改变了黄原胶分子间的作用力，使产品易于分散而且能够快速溶解。
(2)采用拟合方程快速定量地测定黄原胶的溶液浓度，填补了国内外黄原胶浓度检测方法的空白。
(3)利用优良菌种进行澄清碳源发酵，生产出高透明度的黄原胶产品。
(4)利用复合酶技术酶解菌体细胞，减少菌体细胞进入产品而造成的产品溶液失光现象严重。
3、新型酶制剂研制与重大酶制剂产品开发-食品级木聚糖酶的工业化生产
本项目通过对木聚糖酶菌种选育及生产工艺研究，用物理化学手段进行菌种诱变选育，提高现有菌种的发酵产酶水平;进一步优化酶的发酵生产工艺，研究了木聚糖酶提取工艺，研究固体木聚糖酶和液体木聚糖酶的后提取工艺。研究了酶制剂的稳定性，木聚糖酶制剂应用研究，在低聚木糖生产和面粉加工中应用该酶制剂。
(1)、成功选育了一株木聚糖酶高产优良菌株，成功进行了产业化生产，该菌种产生的木聚糖酶酶系纯，酶活高，适合于液体深层发酵生产木聚糖酶，在国内首次采用细菌深层发酵生产食品级木聚糖酶，酶活水平达到2500u/ml。20吨发酵罐连续生产性能稳定，发酵周期短，采用价格低廉的农副产品作为发酵原料，适合于工业化生产。
(2)、酶的提取工艺中采用新工艺新设备，采用先进的絮凝技术、膜过滤技术、新型的高分子材料作为酶的澄清剂，提高了酶的纯度，保证了产品的高酶活力，使酶的回收率达到了87%以上，固体酶活达到5万单位/克以上。开创了食品级木聚糖酶这一国内新产品。
(3)、木聚糖酶制剂的稳定性研究，采用新型提取工艺(如酶的保护剂、酶的激活剂)，酶活稳定，保存半年酶活损失小于5%，便于长期贮存使用。
在山东沂水隆大生物工程有限公司已建立了年产1000吨食品级木聚糖酶的生产线，生产的木聚糖酶完全符合国家食品级酶制剂标准要求。形成了食品级木聚糖酶新产品。酶活水平达到50000μ/g以上，色泽为乳白色，无异味，各项指标经检测，完全符合食品级酶制剂标准要求。建立了食品级木聚糖酶的企业标准，已报山东省质量标准监督局备案。在河北元氏金河化工厂进行了木聚糖酶在生产低聚木糖中应用的中试，得到的中试产品优于国外产品。分析结果表明，产生的低聚木糖中木糖含量低，二糖到五糖的含量在65%以上，产品质量优于国外同类产品。
在山东省中协食品添加剂研发中心用低聚木糖生产了新型保健食品“咪必克”牌润肠口嚼片，产品已报国家药品监督管理局审批。食品级木聚糖酶在山东阳信食品添加剂公司、河南兴泰科技实业有限公司、江苏张家港粮油公司、深圳海川实业股份有限公司进行了在馒头、面包上的应用试验，得到了良好的效果。通过在面包、馒头上的应用证明该酶适合应用于食品加工，使面包、馒头的体积增大15%以上;提高和改善面包、馒头的组织结构，增加内部气孔均匀度;提高面包、馒头的高挺度和弹性;提高馒头的白度，可以代替化学增白剂。
4、发酵法生产D-核糖技术的研究
D-核糖是生物体内核糖核酸(RNA)，脱氧核糖核酸(DNA)以及若干辅酶、维生素及核苷酸的组成成份，是合成组氨酸和嘌呤的前体物质，具有重要的生理、生化功能，广泛应用于食品、医药、化妆品、饲料等领域。自然界中的D-核糖不以单体存在，目前，D-核糖的生产方法主要有三种，降解RNA法、化学合成法及发酵法。直接发酵法是目前公认的最经济、最安全的D-核糖生产方法。
目前国内发酵法生产D-核糖还处于研究开发阶段。该项研究从选育高产D-核糖菌株的基础工作做起，以枯草芽孢杆菌SF-4为出发菌株，采用物理、化学等手段进行复合诱变处理，并经多次分离纯化，获得一支性能稳定的D-核糖高产突变株SFR-4。该菌株以葡萄糖为碳源，D-核糖产率达 70-80g/L，菌种发酵速率快，发酵周期短，残糖低，是一株具有产业化开发潜力的D-核糖生产优良菌株，小试工作已通过专家鉴定。
中试研究工作列为省科技厅重点科技攻关项目，中试研究在进一步提高菌种产糖率的同时，加大了下游工程和相关配套技术的研究力度，对发酵工艺参数及提取工艺的进行了详细研究。
本项目属生物技术应用于淀粉深加工，开发生产新型高附加值产品技术领域。利用生物技术转化淀粉原料生产医药、食品基料，促进农业、医药等相关行业的发展，是当今生物技术研究的一个重点。随着生物制药和抗病毒、抗癌及核酸类药物的深入研究，D-核糖作为原料药的需求量将会越来越大，具有广阔的市场前景及显著的经济效益。
