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淀粉酶,糖化酶与纤维素酶高产技术
淀粉酶,糖化酶与纤维素酶高产技术

酶工程是生物技术的一个重要组成部分,不断开发新型酶制剂,用现代生物技 术改良产酶菌种,以及酶的反应技术,酶的应用等是酶工程的主要研究内容。酶制剂服务于国民经济相关的行业,它的应用范围涉及到食品、医药、纺织、化工、能源、环境、农业、国防等许多部门,产生了巨大的经济和社会效益。酶制剂工业是知识密集的高科技产业,是生物工程的经济实体。近年来,随着生物技术深入研究,酶工程产业发展非常迅速,成为2 1世纪大有发展前途的新兴产业之一 . 

近年来国际上在酶工程研究和酶工程产业方面发展非常迅速,酶制剂市场以年平均11%速度逐年增加。从1995年的12.5亿美元增加到1999年的19.2亿美元,2002年市场规模达到25亿美元,2008年达到35亿美元。2.1当今国际酶制剂工业研究和发展动向,可归结为以下几个方面: 

1研究开发投入大

高新技术应用广 国外酶制剂公司研究开发经费一般占产品销售额的10%~15%,如丹麦诺维信公司的研发经费达到总预算经费的19%,从事研发工作的人员 占公司总雇员23%。由于经费充足,科研力量雄厚,早已把基因工程、蛋白质工程等现代生物技术用于产酶菌种的改良、新型酶开发。1991年15%的工业用酶采用基因工程菌生产,1996年达50%,1998年达到80%。由于高新技术应用,提高了酶的产量,增加了酶的稳定性,使酶能适应应用环境,提高了酶在有机溶剂中反应效率,使酶在后提取工艺和应用过程中更容易操作。 

2 大力研制、开发了新酶种

据报道全世界已发现的酶有3000多种,工业上生产的酶有60多种,真正达到工业规模的只有20多种,因此大力开发研制新的酶种,剂型多样化是酶制剂研究又一发展趋势。在工业酶制剂市场 ,长期以来水解酶类一直处于主导地位, 约占市场销售总额的75%以上,而目前也注意开发非水解酶类,特别是氧化还原酶类,它们所占市场份额不断扩大。 

3不断拓宽酶制剂的新用途

以往酶制剂的应用领域集中在淀粉加工、食品加工和洗涤剂工业,而随着人类所面临的食品和营养、健康和长寿、资源和能源、环境保护和生态平衡等各种重大问题不断产生,酶制剂应用范围也越来越宽。酶制剂工业将对人类的经济和社会生活产生重大影响。 

4 酶制剂工业发展趋向垄断化

就像其他的新兴工业发展趋势一样,酶制剂市场竞争日趋激烈,各大公司收购兼并重组继续进行,酶制剂行业垄断已逐步形成,世界上具有一定规模的制剂企业已由2 0世纪80年代初 80多家减少到90年代中期的20多家。丹麦诺维信公司继续处于龙头老大位置,占有市场50%份额, 而美国杰能科公司( G e n e n c o r ) ,占有25%左右市场份额,其他各国酶制剂生产企业分享余下25%市场份额。 

2 我国酶制剂工业发展概况

2.1 酶制剂产量成倍增长

自1980年1995年,我国淀粉酶产量增10倍,糖化酶产量增长77倍。

2.2 产品品种不断增加

1965年酶制剂总产量仅10.21t ,品种只有普通淀粉酶一种;1966年产量达到26.81t ,品种增加了1.398蛋白酶;1979年又研制成功 u v-11糖化酶新品种; 1985年以后我国已能生产淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、中性脂肪酶、青霉素酰化酶、果酸酶、B-淀粉酶、固定化酶等13个品种。“八五” 期间无锡酶制剂厂等单位引进了国外先进菌种和技术,又增加生产耐高温a-淀粉酶高转化率糖化酶、 低温碱性蛋酶、纤维素酶、饲料用复合酶等20个品系,扩大了酶制剂在食品、洗涤剂、饲料等行业中的应用,取得显著的经济效益和社会效益。 

2.3 技术水平有较大提高

菌种发酵水平提高 以糖化酶和蛋白酶,15年间糖化酶发酵水平提高3倍,蛋白酶提高1~2倍 。改进工艺、收率提高。菌种是发酵工业的基础,但是设有适宜的条件,同样不能达到预定的效果,所以不少工厂和科研单位、大专院校配合进行工艺条件的探索,如空气过滤系统的改造、 培养基配方的优化、反应器的选择、提取工艺采用膜过滤技术,在菌种上采用先进手段进行筛选、诱变、保藏等,使酶制剂工业的装备水平有了较大提高。酶制剂质量提高  由于提取工艺的改进,我国酶制剂逐步由粗向精的方向发展,由酶制剂不能出口达到大量出口。 

2.4 酶制剂 应用 拓展

酶制剂工业的发展,大致经历4个阶段。首先是70年代将糖化酶广泛应用在白酒、 酒精行业 ,在当时创下了1.1亿元经济效益, 节约粮食 2 2万 t ; 继而是碱性蛋白酶在洗涤行业的应用,使加酶洗衣粉的洗涤效果高于不加酶的4倍;80年代中性蛋酶、中性蛋白酶在毛皮制革行业的应用,提高了产品质量, 改善了环境,减轻了劳动强度;9 0年代耐高温a-淀粉酶、高转化率糖化酶的生产与低压喷射液化器的成功应用,使淀粉液化糖化向连续化的方向发展,改革了工艺,提高了淀粉利用率,节约了粮食,特别是味精行业自1994年以后,将淀粉液化工艺由酸法改为双酶法喷射液化技术1家1万t/a的味精厂可以增产400 t味精,增加产值600万元。 

2.3 国内外酶制剂发酵水平比较
























  种类

国内水平

我公司

高温淀粉酶

10000U

13000U,2万U实验中

中温淀粉酶

400U

800U

糖化酶

4万U

8万-10万U

纤维素酶

40IU

80-100IU

注:1、纤维素酶水平:目前发酵周期6~7天左右,生产成本为每10000CMC单位3000元/吨以下,市场价约10000元/吨。

2、糖化酶水平:目前发酵周期6~7天左右,生产成本为国际单位4500元/吨以下,市场价格约10000元/吨。

3、设备:一级种子罐、二级种子罐、发酵罐、板框压滤机、超滤浓缩,板框精滤、复配混匀机,包装设备。
发表时间:2011-4-28
 
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