木聚糖酶产业化中试及在小麦加工中的应用.docVIP

成果简述 成果名称： 木聚糖酶产业化中试及在小麦加工中的应用 完成单位： 河南农业大学 编号： 2007000050 第一完成单位： 河南农业大学 第一完成人： 陈红歌 其他完成单位： 河南莲花酶工程有限公司、河南莲花面粉有限公司小麦淀粉一厂 其他完成人： 陈红歌、刘新育、贾新成、刘亮伟、张焱堂、李瑞丰、朱 峰、张世敏、王明道、赵玉萍 成果简介： 一、任务来源： 本项目于2004年得到河南省重点科技攻关项目资助，项目名称为木聚糖酶生产中试与应用研究，项目编号0423021600。二．应用领域和技术原理 木聚糖是自然界中含量最丰富的碳水化合物之一，约占植物性材料的20-35%。木聚糖酶则是专一性水解木聚糖分子β-1，4-木糖苷键的酶类，它将大分子木聚糖降解成木寡糖、木二糖及少量木糖。 木聚糖酶的应用很广，主要包括以下几方面：（1）用于饲料：以小麦、玉米等为主的饲料中每公斤干料含有40-80克戊聚糖（主要为木聚糖），这些木聚糖本身不能被单胃动物所消化，但却因其保水性而增加鸡、猪等动物肠道中食糜的粘稠度，阻碍营养物质尤其是脂肪和蛋白质的消化吸收，导致饲料转化率降低，畜禽生产性能下降。在饲料中添加木聚糖酶是解决这一问题的最有效方法。（2）在小麦加工中的应用：由于木聚糖等戊聚糖的存在使小麦面粉浆液粘度增大，给谷朊粉和淀粉的物理分离过程带来极为不利的影响，从而降低谷朊粉和淀粉的得率，因此需要用木聚糖酶将其中的木聚糖成分降解掉，以降低料液的粘度，实现谷朊粉和淀粉的高效分离。另外，由于所用木聚糖酶液中还含有活力较高的β-葡聚糖酶和纤维素酶，在后续的淀粉制糖中还可通过加酶对淀粉乳中残留β-葡聚糖和纤维进行降解，以提高淀粉糖的得率，从而提高小麦的综合利用率。（3）纸浆漂白：加入木聚糖酶对纸浆进行处理可大大减少漂白剂氯/次氯酸的使用量，减少环境污染，并可提高纸张亮度。（4）在食品中工业中的应用：木聚糖酶在欧洲长期以来都被用作面粉调理剂，焙烤时可改善面团的机械性能和入炉急涨性能，从而获得较大体积的面包制品。另外，利用木聚糖酶进行半纤维素的酶法转化，可以生产功能性保健食品低聚木糖。（5）生物转化：木聚糖酶与纤维素酶共同作用下，可将农业植物性废弃物（约含1/3木聚糖）以及造纸工业废水中的戊聚糖降解为木糖，木糖再被细菌、酵母等转化成有价值的燃料乙醇、化工原料或单细胞蛋白饲料等。 经过多年的微生物育种工作，我们已获得一株高产木聚糖酶产生菌黑曲霉A-25，其产酶活力达到国内领先，已对其发酵条件进行了摇瓶及40L实验罐的优化，然而实验室的产酶和生产罐的产酶无论是从接种方式还是物料性质、条件控制、酶的提取等诸多方面都存在明显的不同。本项目旨在将已有的木聚糖酶高产菌株及其实验室获得的发酵条件在工厂化中试水平上进行熟化，为规模化生产木聚糖酶提供熟化的生产工艺，同时建立木聚糖酶在小麦加工中的应用体系，拓宽木聚糖酶的应用领域，为最终将木聚糖酶推向工业化生产和应用奠定坚实的基础。三、性能指标（1）20吨生产罐液体发酵产酶水平达到900IU/mL以上，液态酶制剂产品活力达2500IU/mL，高于计划任务书指标。（2）木聚糖酶产品在室温贮存3个月，酶活力保持在90%以上，产品符合酶制剂行业标准（套用糖化酶行业标准QB1805.2-93）。（3）将木聚糖酶产品用于小麦谷朊粉及淀粉糖生产中，使总淀粉（折算成商品淀粉）对面粉的收率提高了1.4%，谷朊粉的蛋白含量提高了2.1%，换算成纯蛋白提取率，则加酶后纯蛋白提取率比不加酶时提高了1.82%，在制糖工段加酶后，又使淀粉转化成糖的粉糖转化率（纯糖/商品淀粉）提高了0.41%，显示了明显的应用效果。四、与国内外同类技术比较 该项目的木聚糖酶产品活力达到2500IU/mL，接近美国杰能科同类产品活力（3000IU/mL），然而生产成本却远低于杰能科产品（每吨杰能科酶售价在8-10万元波动，该酶每吨售价1.5万元），因而该产品具有强劲的市场竞争力。另外，从酶组分看，该产品还同时是一个很好的饲用酶制剂，在木聚糖酶饲用酶制剂开发方面，目前除杰能科酶产品外，国内有一些尚不成规模的以固态发酵方式生产饲用复合酶制剂的企业，同时还有正在筹建的利用基因工程酵母菌生产木聚糖酶的报道，本产品与固态复合酶制剂相比，产品纯度高、活力高，而与基因工程菌生产木聚糖酶相比，本产品酶组分合理，特别适用于小麦加工及饲料行业，而工程菌生产的产品只含有单一组分木聚糖酶，不含在这些领域内使用所需要的β-葡聚糖酶组分，且本产品生产工艺简单，成本远低于工程菌木聚糖酶，因而该木聚糖酶具有其独特的产品优势。 木聚糖酶用于小麦加工，可使淀粉收率提高1.4%、谷朊粉纯蛋白提取率提高1.82%、淀粉糖化时的粉糖转化率提高0.41%，此应用效果国内外未见报道。五、成果的创造性、先进性（1）