山東省第二批省級(jí)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目

1、山東省第二批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目年產(chǎn)量1000噸普魯蘭生物多糖項(xiàng)目。申請(qǐng)報(bào)告泰安瑞泰纖維素有限公司2011.05.16一、實(shí)施的必要性普魯蘭多糖是易溶于水、安全、無(wú)毒、可食用、低熱量大的天然多糖，具有可塑性、成膜性、薄膜隔層性好，經(jīng)常用作補(bǔ)色、保香、保存、抗氧化等包裝材料。在醫(yī)藥、食品、化妝品、環(huán)境、農(nóng)藥等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在自然界中，它被稱為無(wú)污染塑料，因?yàn)樗粫?huì)被微生物分解，造成環(huán)境污染。受瘋牛病及伊斯蘭國(guó)家習(xí)俗的影響，用膠囊囊材替代動(dòng)物明膠的無(wú)動(dòng)物免疫原性微生物多糖或植物多糖成為當(dāng)前趨勢(shì)。普魯蘭多糖不僅沒(méi)有動(dòng)物免疫原性，緩解和控制釋放性好，可與纖維素一起用于膠囊制備，代替明膠。普魯蘭多糖的

2、應(yīng)用與分子量直接相關(guān)。用于制造膠囊的普魯蘭多糖的分子量在30萬(wàn)Dal以上，作為血漿擴(kuò)張劑的普魯蘭多糖分子量在5萬(wàn)Dal以下。用于糖尿病輔助治療的普魯蘭多糖保健食品在10萬(wàn)Dal以下，因此，生產(chǎn)分子量等級(jí)的普魯蘭多糖可以大大擴(kuò)大普魯蘭多糖的應(yīng)用領(lǐng)域，提高產(chǎn)品的附加值。普魯蘭多糖還可以用作污水微生物絮凝劑、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域種子保護(hù)劑、蛋白質(zhì)及藥物穩(wěn)定劑、建材保水劑等領(lǐng)域。普魯蘭多糖的生產(chǎn)及應(yīng)用已有30多年的研究歷史，日本高管公司早在20世紀(jì)70年代完成了普魯蘭糖的工業(yè)化生產(chǎn)，是目前世界上唯一的普魯蘭糖生產(chǎn)企業(yè)，一直壟斷國(guó)際市場(chǎng)，年普魯蘭糖超過(guò)10000噸，在我國(guó)應(yīng)用的普魯蘭糖也來(lái)自日本高管公司。與發(fā)達(dá)國(guó)家

3、相比，我國(guó)普魯蘭多糖的研究及應(yīng)用狀況比較落后，尚未看到有關(guān)規(guī)?；唐飞a(chǎn)的報(bào)道。其中，普魯蘭糖發(fā)酵過(guò)程中分泌色素和底物糖的轉(zhuǎn)化率低是限制普魯蘭糖工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)很難同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題，因此普魯蘭堂產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相當(dāng)緩慢。但是近年來(lái)，隨著普魯蘭糖應(yīng)用研究的深入和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)普魯蘭糖的需求逐年增加，目前預(yù)計(jì)年需求量將超過(guò)5000噸，每年增長(zhǎng)30%。醫(yī)藥行業(yè)預(yù)測(cè)，年需求將達(dá)到4000噸左右。西歐因風(fēng)雨病的影響以及一些伊斯蘭國(guó)家拒絕使用動(dòng)物膠囊，使用植物膠囊代替動(dòng)物膠囊是必然趨勢(shì)，普魯蘭具有植物膠囊原料的天賦優(yōu)勢(shì)，我國(guó)每年用于準(zhǔn)備膠囊的明膠消耗超過(guò)10000噸，因此市場(chǎng)前

4、景很好。作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)的糖類資源非常豐富，可以提供足夠的原材料準(zhǔn)備普魯蘭多糖。普魯蘭多糖的生產(chǎn)不僅可以打破日本高級(jí)職員公司的市場(chǎng)壟斷，避免普魯蘭多糖原料與人糾纏的情況，還可以在經(jīng)濟(jì)方面帶動(dòng)我國(guó)醫(yī)藥包裝材料、化工、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、食品、農(nóng)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，泰安西泰纖維素有限公司提出申請(qǐng)省級(jí)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。1、按照國(guó)家工業(yè)計(jì)劃的要求在我國(guó)十大第四次會(huì)議上通過(guò)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要指出：“要發(fā)揮我國(guó)特有的生物資源優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)發(fā)展健康、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、能源材料等領(lǐng)域的重大需求，重點(diǎn)發(fā)展生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造。”實(shí)施生物產(chǎn)業(yè)專業(yè)工程，努力實(shí)現(xiàn)生物產(chǎn)業(yè)核心

5、技術(shù)和重要產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新突破。健全市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，保護(hù)特有的生物資源，保障生物安全。我想該項(xiàng)目生產(chǎn)的產(chǎn)品符合2007年國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)公布的國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化“十一五”規(guī)劃的要求，提到：“要發(fā)展重點(diǎn)生物產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域和重大專業(yè)中的生物量工程。”推進(jìn)具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義的完全可降解塑料、糖工程產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對(duì)石油化工產(chǎn)品的部分替代。我想該項(xiàng)目在“11-5”國(guó)家科學(xué)技術(shù)支持計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“生命技術(shù)產(chǎn)品試驗(yàn)和規(guī)模化生產(chǎn)輔助技術(shù)及工藝研究和示范”課題中，符合糖的發(fā)酵和分離精制關(guān)鍵技術(shù)。普魯蘭生物多糖項(xiàng)目的研究和開(kāi)發(fā)是貫徹國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展生物工程師領(lǐng)域的有效措施，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的要求。2、有利于環(huán)境保護(hù)普

6、魯蘭多糖是比較理想的水處理混凝劑。目前，在日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，該氟多糖應(yīng)用于高濁度水凈化處理、城市污水一級(jí)強(qiáng)化處理及MSG生產(chǎn)中的廢水處理，形成了完善的工藝和技術(shù)。廢水中的投入量為2mg/L，取得了良好的效果。另外，用普魯蘭多糖加工的薄膜和纖維物質(zhì)被微生物完全分解，對(duì)環(huán)境的影響小，環(huán)保的材料。3、節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展本項(xiàng)目在色素分離方面直接加熱冷凝色素新技術(shù)，減少活性炭色素?fù)p失，在多糖提取方面采用超濾濃縮、噴霧干燥等新技術(shù)，對(duì)改變目前通用的酒精多糖沉淀方法起到示范作用，隨著這種新技術(shù)的推廣，可以起到節(jié)能降耗作用，滿足我國(guó)走可持續(xù)發(fā)展道路的必要條件。超濾濃縮技術(shù)可以獲得不同分子量等級(jí)的普魯蘭多糖

7、，從而最大限度地提高普魯蘭多糖產(chǎn)品的附加值，提高企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。4、產(chǎn)業(yè)政策分析國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)將第40號(hào)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2005年本)鼓勵(lì)類、第9款化工第6條“新型生化產(chǎn)品、專用精細(xì)化學(xué)品、膜材料生產(chǎn)”列入獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目。因此，這個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。5、普魯蘭多糖的主要應(yīng)用領(lǐng)域隨著社會(huì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高人們對(duì)食品原料特別是食品添加劑提出了更高的要求來(lái)自植物的多糖，包括淀粉、纖維素、其衍生物和阿拉伯膠、果膠、瓊脂、微生物發(fā)酵多糖(如普魯蘭糖、黃原膠、果凍等)，在食品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。微生物發(fā)酵多糖在質(zhì)量管理和生產(chǎn)規(guī)模方面比植物多糖有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此最近食品工業(yè)領(lǐng)域微生物

8、發(fā)酵多糖的應(yīng)用研究得到了快速發(fā)展。2006年5月，國(guó)家衛(wèi)生部第8號(hào)公告將普魯蘭糖列為4種新食品添加劑之一，可用作糖果、巧克力涂層、薄膜、復(fù)合調(diào)味品、水果和蔬菜汁飲料的驅(qū)蟲(chóng)劑和增稠劑。這將大大促進(jìn)普魯蘭糖在食品研究中的應(yīng)用。5.1用于農(nóng)產(chǎn)品保存中國(guó)每年蔬菜產(chǎn)量3億噸，水果產(chǎn)量超過(guò)1000萬(wàn)噸，位于世界前列，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。但是，新鮮產(chǎn)業(yè)落后，水果和蔬菜的年損失率約為25% 130%，相當(dāng)于人民幣750億韓元?？梢詮V泛應(yīng)用于水果、蔬菜、雞蛋等農(nóng)產(chǎn)品的保鮮。使用普魯蘭多糖膜可以有效地防止水分、氧氣、氮、二氧化碳等氣體在水果和蔬菜內(nèi)外交換，抑制水果和蔬菜的呼吸作用，有效地減少水果和蔬菜營(yíng)養(yǎng)成

9、分的損失。例如，普魯蘭多糖丙酸醋溶液噴灑在冷凍干燥的蔬菜上，不使用防潮袋，可保存5個(gè)月，顏色和形狀變化少，烹飪后保持新鮮味道。(David aser，Northern Exposure，Northern Exposure)在花生、核桃、杏仁、豆類、干魚(yú)、蛤蜊、干薯?xiàng)l、蘿卜等富含油的水果上，在表面撒上非常薄的普魯蘭多糖膜，可以防止氧化作用。5.2用于食品加工業(yè)普魯蘭糖是一種有希望提高食品加工性能和質(zhì)量的食品工業(yè)多糖，對(duì)食品工業(yè)安全可靠?？梢杂米魈悄虿『头逝只颊叩牡蜔崃渴称?，也可以單獨(dú)用作健康食品。與雙皮菌生物菌劑配合，可以發(fā)揮協(xié)同作用，達(dá)到更好的保健效果。普魯蘭糖對(duì)食品的加工保存產(chǎn)生了低熱量股票

10、、零食或飲料原料，對(duì)提高食品質(zhì)量，食品成型有很大影響。制作柔軟的口香糖時(shí)，需要添加提高質(zhì)量的膠體物質(zhì)，其中普魯蘭糖(1%-4%)比其他膠體的應(yīng)用效果更好。添加普魯蘭糖可以保持適當(dāng)?shù)目蓴U(kuò)展性，制作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生裂紋，具有適當(dāng)?shù)挠捕?，可咀嚼，香氣保持長(zhǎng)，儲(chǔ)存好，咀嚼時(shí)口感好。單獨(dú)使用普魯蘭糖可以制作咀嚼糖，而無(wú)需添加其他膠水。普魯蘭糖的水溶性和粘度低，可以用作乳化劑，乳化穩(wěn)定性高，給食品適當(dāng)?shù)恼扯?。在冰淇淋、巧克力產(chǎn)品中添加普魯蘭糖，表面有光澤，光滑，味道好，味道適中，味道也很好。果汁型飲料，碳酸型飲料中加入少量普魯蘭糖，適度濃，口感光滑，清爽，分散性能好，穩(wěn)定。5.3在包裝行業(yè)中的應(yīng)用普魯蘭多糖具有

11、良好的成膜性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的普魯蘭多糖水溶液，通過(guò)干燥或熱壓可以制成厚度為0.01毫米的薄膜，普魯蘭膜的物理性能為內(nèi)藏力400千克/cm2，比PVDC優(yōu)越，滲透率大，達(dá)到14100千克/cm2。普魯蘭膜具有連續(xù)制作卷軸的機(jī)械適應(yīng)性，最大的特點(diǎn)是可食性，放入水中后迅速溶解，在高溫和低溫下均保持穩(wěn)定。耐油性(不溶于油)、耐有機(jī)溶劑性(不溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑)、印刷適應(yīng)性、抗電荷性、防毒性、保香性能也很好。含有適當(dāng)水分的時(shí)候有很強(qiáng)的粘合性。這種薄膜透明，無(wú)色，無(wú)味，無(wú)毒，韌性高，耐油，可食用，可食品包裝。其光澤、強(qiáng)度、抗折性都比用固體淀粉制成的薄膜好。普魯蘭多糖用當(dāng)前使用的各種包裝材料和多層

12、材料加工，可以提高包裝材料的性能，如減少膜層數(shù)、減少?gòu)?fù)合膜厚度、增加透明度、減少透氣性、增加強(qiáng)度等。將普魯蘭多糖涂在紙上制成的耐油紙，熱封性好，防止蟲(chóng)蛀，保鮮，廢棄后易于回收利用?？捎糜谔鹛鹑?、薯片、餅干、食用油、奶酪、人造黃油等包裝。5.4適用于制藥包裝材料近年來(lái)，受瘋牛病及伊斯蘭國(guó)家習(xí)俗的影響，無(wú)動(dòng)物免疫原性的微生物多糖或植物多糖用膠囊囊材替代動(dòng)物明膠是當(dāng)前的趨勢(shì)。普魯蘭多糖不僅沒(méi)有動(dòng)物免疫原性，緩解和控制釋放性好，可與纖維素一起用于藥用膠囊的制備，代替明膠。5.5在其他領(lǐng)域的應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)，可用于制造流入劑、非結(jié)晶藥物、止血?jiǎng)?、血漿增量劑、X射線透視造影劑、毒素、疫苗和傷口縫線。人工器官

13、和抗凝醫(yī)療材料等?；瘖y品行業(yè)可用于制造粉、洗發(fā)水、化妝水、面膜、皮膚保護(hù)劑、頭發(fā)定型劑等。在其他行業(yè)，可以用作種子涂層。顆粒肥料、殺蟲(chóng)劑、照相材料；光敏電阻薄膜、保護(hù)膜和導(dǎo)電裴秀智；香煙粘合劑，干電池的陰極隔離層等。另外，普魯蘭多糖在煙草制造業(yè)、農(nóng)業(yè)種子保護(hù)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。6、產(chǎn)品市場(chǎng)分析普魯蘭糖是國(guó)際上新開(kāi)發(fā)的新型多糖，市場(chǎng)需求良好，正在逐步擴(kuò)大生產(chǎn)。近年來(lái)，利用生物技術(shù)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品微生物多糖具有安全、無(wú)毒、理化性質(zhì)等優(yōu)良特性，特別受到食品專家的關(guān)注。世界微生物多糖的年產(chǎn)量增加量均在10%以上。包括普魯蘭糖在內(nèi)的一些新型微生物多糖的年增加量均在30%以上，已用作乳化劑。包括普魯蘭糖在內(nèi)

14、的多種性能、多種應(yīng)用領(lǐng)域的新型微生物多糖將成為今后新型發(fā)酵工程的重要發(fā)展方向，受到國(guó)內(nèi)企業(yè)的重視。國(guó)內(nèi)企業(yè)如果能在原黃原橋發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上生產(chǎn)普魯蘭糖，在產(chǎn)品技術(shù)、成本、市場(chǎng)銷售等方面都很有利。也就是說(shuō)，國(guó)內(nèi)黃原教生產(chǎn)商將開(kāi)發(fā)生產(chǎn)普魯蘭糖，在國(guó)內(nèi)、海外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中更具優(yōu)勢(shì)。我國(guó)目前每年進(jìn)口海外進(jìn)口(主要是日本高管公司)5，000噸普魯蘭多糖，價(jià)格在30萬(wàn)/噸左右，主要用于化妝品產(chǎn)業(yè)。根據(jù)衛(wèi)生部2006年第8號(hào)公告，批準(zhǔn)普魯蘭多糖可用作食品添加劑的新品種，普魯蘭多糖在食品中得到廣泛應(yīng)用。醫(yī)藥包裝材料、環(huán)境保護(hù)、化妝品、化工、農(nóng)業(yè)等行業(yè)的普及應(yīng)用不斷展開(kāi)，需求旺盛。僅一個(gè)醫(yī)藥包裝材料膠囊，

15、我國(guó)每年用于膠囊準(zhǔn)備的明膠消耗量就超過(guò)10，000噸，根據(jù)明膠的20%，被普魯蘭多糖替代，年需求量將在2000噸左右，目前國(guó)內(nèi)已成功應(yīng)用了很多藥用膠囊工廠，但產(chǎn)量有限，無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，市場(chǎng)前景廣闊。作為第三代微生物絮凝劑，聚丙烯酰胺等高分子有機(jī)絮凝劑，在綠色污水處理中，年需求量超過(guò)3000噸，顯示出廣泛的應(yīng)用前景。保守估計(jì)，國(guó)內(nèi)年需求超過(guò)6000噸。日本高管公司長(zhǎng)期壟斷普魯蘭多糖，價(jià)格高，影響了該多糖的廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)也有生產(chǎn)報(bào)道的企業(yè)，但由于質(zhì)量等問(wèn)題，不能在市場(chǎng)上占有一席之地。因此，越快進(jìn)入市場(chǎng)，就越能以價(jià)格優(yōu)勢(shì)盡快占領(lǐng)國(guó)內(nèi)部分市場(chǎng)，獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益。因此，預(yù)計(jì)該產(chǎn)品市場(chǎng)前景看好。二、技

16、術(shù)基礎(chǔ)本項(xiàng)目通過(guò)紫外線引誘法及紫外線聯(lián)合EB法引誘菌種，獲得了色素分泌少、產(chǎn)量高、遺傳性穩(wěn)定的突變菌。通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基組成，確定最佳培養(yǎng)基配方，創(chuàng)新地在培養(yǎng)基中添加促進(jìn)多糖分泌的化合物，同時(shí)抑制色素分泌，添加該化合物后，普魯蘭多糖產(chǎn)量增加了20%以上。研究了突變菌株的生長(zhǎng)規(guī)律、發(fā)酵過(guò)程中溶解氧及pH等影響因素，確定了優(yōu)良的培養(yǎng)條件，得到了高產(chǎn)低色素分泌的普魯蘭多糖發(fā)酵生產(chǎn)工藝。利用色素絮凝、超濾濃縮、噴霧干燥工藝，制備分子量不同的無(wú)定性纖維素的普魯蘭糖。公司目前建立了300L發(fā)酵罐發(fā)酵48小時(shí)，產(chǎn)量及底糖轉(zhuǎn)化率分別為65g/L和65%的試制生產(chǎn)線。產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，部分規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量

17、達(dá)到或優(yōu)于日本高級(jí)職員公司的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，該項(xiàng)目研究水平目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。1、本項(xiàng)目的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)通過(guò)紫外線及紫外線聯(lián)合EB吸引，獲得了產(chǎn)量大幅度增加、色素分泌少的突變菌株，通過(guò)遺傳穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，證明了該突變菌株的遺傳特性是穩(wěn)定的。(2)發(fā)酵條件，優(yōu)化培養(yǎng)基成分，特別是在培養(yǎng)基中加入化合物，使多糖產(chǎn)量提高20%以上，抑制發(fā)酵過(guò)程中色素的分泌。(3)利用加熱色素絮凝法處理發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的少量色素，色素從原來(lái)的五分之一減少到十分之一。利用超濾濃縮技術(shù)，根據(jù)分子量分級(jí)純化普魯蘭多糖。該技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)普魯蘭多糖分子量的分級(jí)，還可以去除普魯蘭多糖發(fā)酵液中的一些雜質(zhì)，更重要的是，可以濃縮糖液，為普魯蘭多糖的后期提取節(jié)省大量能源。(4)噴霧干燥技術(shù)獲得了無(wú)定形粉末普魯蘭多糖，產(chǎn)品溶解性好。目前多糖提取一般采用酒精沉淀法，回收酒精需要消耗大量能源，噴霧干燥技術(shù)節(jié)約能源，對(duì)多糖制備工業(yè)區(qū)進(jìn)行了示范效果。2、本項(xiàng)目技術(shù)、產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)、產(chǎn)品比較：普魯蘭多糖自20世紀(jì)40年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，歐美、日本先后發(fā)表了很多研究報(bào)告，20世紀(jì)70年代日本完成了該產(chǎn)品的試點(diǎn)生產(chǎn)，