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创新计划书(创新类)项目名称:蜡质淀粉酶法支链延长修饰制备抗性淀粉的研究与产业化承担单位:江苏宝宝宿迁国民生物科技有限公司一、概述传统压热-冷却循环法(Autoclaving-cooling cycle)制备3型抗性淀粉是采用高直链淀粉为原料,在适当的水分条件下对其反复进行压热-冷却循环,从而促进直链淀粉结晶析出,生成3型抗性淀粉。这种传统制备方法对高直链淀粉原材料具有很强的依赖性。据调查,目前高直链淀粉的市售价格大约是普通淀粉的10~15倍,如此昂贵的原料成本很大程度上限制了传统压热-冷却循环法制备3型抗性淀粉的工业化应用。淀粉蔗糖酶(Amylosucrase, AS; EC 2.4.1.4)是一种葡聚糖蔗糖酶(Glucansucrase),隶属于糖苷水解酶13家族(Family 13 of glycoside hydrolase),它最大的特点就是不需要外加糖基供体(Glycosyl donor),仅依靠蔗糖糖苷键断裂产生的能量就可以形成一个新的α-1,4-糖苷键[12-13]。目前利用淀粉蔗糖酶转糖基活力的研究主要集中在对淀粉[16-18]和糖原[15-16]的修饰改性方面。本项目以蜡质玉米淀粉为原料,建立新型抗性淀粉酶法生产线。通过对接枝、回生等关键工艺技术的控制,生产出高抗性淀粉含量的产品。项目的顺利实施,可为相关企业引入先进生产工艺,推动产业技术升级,提高整个行业的科技含量;可以打破国内市场对国外产品的依赖,可以打造自主品牌出口创汇,带来可观的经济效益;可以提高食品安全和国民健康水平。二、创新项目情况主要目标产品:3型抗性淀粉。本项目探索淀粉浓度、酶活力、温度等不同接枝反应条件对接枝程度的影响,探索了改性淀粉理化性质、消化性质与接枝程度的关系,确立了高抗性淀粉含量的改性淀粉的制备条件并申请了相关专利。主要研究内容:(1)蜡质淀粉酶法支链延长修饰制备抗性淀粉生产技术的工程化研究(如工艺路线、设备选型、扩试生产等);(2)产品理化性质表征和消化性质研究;(3)产品质量标准的制定;(4)生产工艺流程、参数的优化研究。关键技术:(1)通过酸解处理有效降低淀粉的糊化粘度,提高酶改性反应过程中淀粉的支链延长度,高效制备高RS3含量的酶改性酸解淀粉;(2)通过监测反应进程中体系的果糖含量,精确控制酶改性反应的转糖基率,制备不同支链延长度的改性酸解蜡质淀粉。技术难点:(1)酸解度的控制;(2)接枝度的控制。创新点:(1)以蜡质淀粉为原料酶法制备抗性淀粉产品,实现蜡质淀粉的高值化利用,延伸产业链;(2)生产出具有自主知识产权的、高附加值的抗性淀粉原料,替代进口直链淀粉产品。技术路线图:蜡质淀粉→糊化→酶法改性→回生→离心洗涤→干燥→抗性淀粉含量测定→成品。糊化是为了使淀粉颗粒结构完全展开,使酶能够有效作用于淀粉的支链进行延长修饰。淀粉配制成1%的溶液,煮沸30分钟即可实现淀粉的完全糊化。酶法改性以蔗糖为底物,在35℃下进行。反应时间视加酶量控制在3-12小时,通过控制反应时间可制备不同类型的产品。回生是为了促进淀粉分子的双螺旋结构生成从而提高抗性淀粉含量,在4℃或室温下进行,回生时间24小时。技术指标:(1)抗性淀粉含量≥50%。目前国内尚无针对本产品的质量标准或行业标准,我们拟参照相关淀粉的标准,自行制定酶法改性淀粉的质量标准。实现蜡质淀粉的充分利用,进一步延伸产业链,可以提高食品安全和国民健康水平。本项目的主要任务是:突破抗性淀粉酶法制备关键技术:以蜡质型淀粉为原料,通过酶法支链延长修饰,制备抗性淀粉,从而解决传统RS3型淀粉的制备对高支链淀粉的依赖性。三、研究基础与条件王韧:男,2008年8月获江南大学博士学位,2008年12月至2011年6月在韩国世宗大学(Sejong University)做博士后,副教授。研究领域主要为碳水化合物大分子酶法修饰及应用、粮食精深加工技术、功能性糖的酶法制备。承担主要项目:酶法支链延长修饰对蜡质玉米淀粉消化特性的影响机制 国家自然科学基金 2013-2015;稻米加工黄曲霉毒素控制技术研究与示范 公益性行业(农业)科研专项子课题 2012-2016;方便米饭关键技术研究 “十二五”国家科技支撑计划项目子课题 2012-2015。主要学术论文:Ren Wang, Xing Zhou, and Zhengxing Chen. High pressure inactivation of lipoxygenase in soy milk and crude soybean extract. Food Chemistry. 2008, 106, 603-611.Ren Wang, Jung-Hwan Kim, Bum-Soo Kim, Cheon-Seok Park, and Sang-Ho Yoo. Preparation and characterization of non-covalently immobilized amylosucrase using a pH-dependent autoprecipitating carrier. Bioresource Technology. 2011, 102, 6370-6374.主要获奖:Winners of 2010 IFT George F. Stewart International Paper Competition — Third Place。拥有专利:陈正行, 王韧, 姚惠源. 一种微量营养素强化大米及其挤压生产方法. CN1698463, 2005.Sang-Ho Yoo, Ren Wang, Cheon-Seok Park. Preparation method of turanose using amylosucrase and sweetener using turanose. Korean Patent, 10-2010-0108174, 2010. (国际专利申请号PCT/KR2011/000645)。Sang-Ho Yoo, Ren Wang, Cheon-Seok Park. Immobilized enzyme using pH-sensitive polymer and preparation method of linear alpha-1,4-glucans using the same. Korean Patent, 10-2010-0114464, 2010。本公司已掌握蜡质玉米淀粉基抗性淀粉的核心技术,拥有发明专利1件,具有自主知识产权;科技研发团队技术力量雄厚,拥有博士1人、硕士2人,高级职称人员3人,涉及生物技术、化学和新材料、化学工程、发酵工程、食品工程、机电一体化、自动化控制等学科,专业互补,结构合理;本公司与江南大学等高校院所建立了紧密型产销与合作关系,具有后续研发的技术支撑力量。项目总投资1450万元。前期已投入380,需新增投入1070万元。新增投入中企业自筹670万元,银行借贷400万元。企业将以股东增资和知识产权、土地产权和固定资产评估抵押借贷等方式融资,以确保项目顺利实施。四、竞争与风险分析本项目产品销售地区主要分布在我国东部沿海发达地区及日本、香港、台湾、美国等国家和地区,主要对象为国内外食品企业。本公司已在上海、广州、青岛、天津、南京、常州、福州、重庆等20个多个城市设有专业销售服务网点,形成了较为完善的销售网络。1、技术风险分析与控制。本项目产品是本公司自行研制开发的高新技术产品,技术含量高,技术路线复杂,具有自主知识产权。尽管如此,但还存在着一定的技术风险。一是工艺放大后,在批量生产中可能会带来的一定的技术风险;二是但随着工业经济的快速发展和人民生活水平的提高,产品市场空间越来越大,可能会有科研单位和厂家研究开发,甚至可能在某些方面赶上或超过本项目的现有技术水平;三是本项目的技术也有可能因某些原因而外泄,给本项目带来风险。本公司的主要对策:一是要加大科技投入,加强技术研究开发,本项目产品的技术含量和质量不断提升,以始终处于国际领先水平;二是加强技术保密工作,搞好技术保密教育,并与相关科技人员签订保密协议,以防技术外泄;三是运用法律武器保护本项目产品的知识产权,防止假冒仿制等侵权行为。2、人员风险分析与控制。在市场经济下,企业员工、特别是技术人员可能发生跳槽现象,将给企业带来一定的风险。本公司是股份合作制的民营科技型企业,公司主要管理人员和技术人员均拥有股份。对本项目主要技术负责人和相关技术人员高薪聘用,对科技人员加大奖励力度,有特殊贡献者给予重奖,并从项目销售利润中提取2%奖励项目实施的有功人员。公司对全体员工除保证基本工资外实施按绩计酬和奖励,充分调动全体员工的积极性和创造性。同时,公司经常开展爱厂敬业的思想教育,帮助广大职工树立正确的职业道德,使公司上下形成“厂荣我荣、厂衰我衰”的主人翁意识。3、市场风险分析与控制。由于项目产品应用领域广泛,市场前景广阔,但已被同行普遍看好,几年后可能会有同行企业参与竞争;同时,还可能出现假冒伪劣产品给本项目产品的市场带来影响。我们的主要对策是:一是加大技术创新力度,不断提高产品质量,增强产品的市场竞争力;二是加大资金投入,扩大生产规模,形成规模优势;三是开展系列产品的研制开发与生产,形成群体优势;四是加强成本核算,增产节支,降低生产成本,形成价格优势;五是大力加强营销队伍的建设,拓展国内外市场。五、工作计划计划在未来2年内,实施省科技成果转化项目1项,建成年产1000吨抗性淀粉的生产线及配套设施1条。建成抗性淀粉工程技术研究中心和技术开发平台,开发抗性淀粉系列高新技术产品3个。通过融合资本、加大投入,集聚人才、完善机制,梯度开发、滚动发展,不断提高企业的技术创新水平和成果转化能力。计划在未来三年内,引进中高级专业技术人才15人,申请发明专利3件,开发高新技术产品系列3个以上,投入科研经费380万元,实施技术集成重大成果转化项目1项。通过技术创新和成果转化。力争通过5-10年时间的努力,把企业建成生物技术产业具有极强市场竞争力的高新技术示范企业。2014年4月-2016年4月,引进中高级专业技术人员10人,投入研发经费200万元,开发高新技术产品5个以上,申请发明专利5件以上,开展小、中试技术研究课题5个以上,完成重大成果技术集成转化项目1个,新增销售收入3000万元,利税600万元。六、经济与社会效益预计本项目达产时,可年新增销售收入3000万元,实现利税600万元,带动当地农民工就业90人。
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