[01646723]发酵法生产谷氨酰胺转胺酶

技术成熟程度，技术水平及创新点：江南大学环境生物技术研究室从1997年就开展了微生物发酵法生产谷氨酰胺转胺酶新工艺的研究工作。具体主要包括：1、发酵过程的优化与控制。以最大生产强度和最低成本为目标，通过对发酵过程中菌体生长和产物合成过程动力学特性的详细研究和分析，提出谷氨酰胺转胺酶发酵过程的优化控制策略，并在中试规模上得以实现。具体研究包括：(1)对生产菌进行代谢流分析，建立其连续培养动力学模型；(2)通过对谷氨酰胺转胺酶生物合成过程和胞内调控机制的透彻研究，确定了影响其生物合成的各种关键因素；(3)对分批发酵和流加发酵进行最优化控制。2、菌种选育和工业生产性能改良。以高酶活、高转化率为目标，进行菌种的选育：从工业生产条件出发，对培养基、培养条件以及可能影响微生物代谢的环境因子进行考察和优化。经过课题组全体成员五年的不懈努力，在谷氨酰胺转胺酶发酵与提取技术上取得重要突破。使2.5L罐和30L罐的产酶水平分别达到4.25u/ml和3.97u/ml。在此基础上，根据体积传氧系数相等的原则，将谷氨酰胺转胺酶发酵放大到300L发酵罐，并取得产酶3.15u/ml、提取平均酶活收率65-70％的好成绩。该攻关项目已于2000年11月通过江苏省科技厅组织的鉴定和验收，认为达到国际先进水平并填补了国内空白。主要技术经济指标：表1谷氨酰胺转胺酶中试发酵生产指标：谷氨酰胺转胺酶酶活：指标：≥3.2u/ml。发酵周期：指标：≤60h。提取酶活稳定性：指标：≥70％。表2谷氨酰胺转胺酶产品质量指标：谷氨酰胺转胺酶比活力；质量指标：≥80u/g。产品酶活稳定性；质量指标：4℃、三个月≤10％。干燥失重；质量指标：≤10％。总砷含量；质量指标：≤5mg/kg。重金属含量；质量指标：≤5mg/kg。总菌数；质量指标：≤5000个/g。嗜热菌数；质量指标：≤1000个/g。大肠杆菌数；质量指标：未检出。产品和技术的应用领域及市场需求：由于谷氨酰胺转胺酶可以作用于几乎所有的食品蛋白质，在食品加工中实际可应用的范围非常广泛，市场需求很大。近年来中国食品工业发展迅速，食品加工总产值已超过5000亿元，但结构仍很不合理，原料食品(初级加工)占了50％，加工深度仍很不够，与世界发达国家相比还有相当差距。例如，国内肉类产量7000万吨，但肉类罐头和熟肉制品只有200万吨左右，加工量只有3％(发达国家平均30-40％，有的国家甚至达到70％)，加工产值低。而谷氨酰胺转胺酶能使肉质蛋白发生交联，改善肉类的质地，加工处理可赋予了肉制品60-100％的新增价值。谷氨酰胺转胺酶在鱼制品、面制品和乳制品也有极其广泛的应用前景。如果能继续拓展该酶在纺织工业和医药工业中的用途，对谷氨酰胺转胺酶的年需求量将至少超过1000吨。三废处理情况：谷氨酰胺转胺酶产品的商品化生产根据现行的酶制剂和食品添加剂生产管理办法，实施严格的三废综合排放处理措施，不会带来新的环境污染。另外，该酶在日本也经常被应用于鱼类、肉类等加工后的碎鱼片渣、小肉末块等含蛋白下脚料或废弃食物的综合再利用处理之上，既加工成新食品或饲料产品、创造新附加值，又排除了这些低价废物丢弃污染问题，改善了屠宰场、小型食品工厂的脏臭等卫生条件，因此该酶在环保产业方面也有一定的应用市场。产业化所需条件(包括投资、设备、主要原料及其它特殊条件)：年产10吨，年谷氨酰胺转胺酶项目预计总经费360万元，设备购置费主要包括：(1)用于研究经谷氨酰胺转胺酶处理后食品特性变化的蠕变测定仪、旋转粘度仪、食品质地综合分析仪和填充成型仪等；(2)用于和中试发酵罐相配套的超滤浓缩装置和冷冻干燥装置；(3)各种电极、检测专用色谱柱和其它零配件等。效益预测：谷氨酰胺转胺酶在食品工业、化妆品和制药工业中都有广泛的用途，仅以TG在肉类加工中的应用对经济效益进行分析。中国肉类生产已达7000万吨左右，但肉类加工主要是生鲜肉类，熟肉制品远不能满足人们日益增长的需要。要提高熟肉制品的质量和风味，就必须进行深层加工同时使用食品添加剂。以火腿肠加工为例，中国火腿肠生产能力虽然已超过60万吨，但无论数量还是质量都不能满足消费者的需要。在火腿肠生产中添加0.1-0.3％的谷氨酰胺转胺酶，可以显著改善口感、提高鲜味、延长风味保鲜期，而对火腿肠生产成本的影响并不大，因此受到用户的普遍欢迎。市场上以日本味之素公司销售谷氨酰胺转胺酶产品最为突出，其市场售价为600元/kg,而采用该课题的生产工艺，谷氨酰胺转胺酶的全部生产成本为150元/kg左右，对用户而言，谷氨酰胺转胺酶定价为400元/kg是可以接受的价格。这样，形成10t/a的谷氨酰胺转胺酶中试生产能力，每年就可为企业增加产值400万元，实现利税250万元，具有较好的经济效益。经过“十五”攻关后，谷氨酰胺转胺酶的生产成本还可进一步下降(目标为降至100元/kg以下)，这样产品将具有更强的市场竞争力。转让形式及条件：技术转让或技术入股。最好项目接受单位为制药企业或化工企业。