[01432214]淀粉衍生化关键技术及产业化

本项目属于轻工技术领域，食品科学技术学科。淀粉衍生物为淀粉转化的重要产品形式，广泛应用于食品、化工、纺织、造纸、医药等领域。本项目针对大宗淀粉资源利用率低、应用面窄、污染严重、生产周期长、产业化困难等诸多问题，在国家自然科学基金、国家科技支撑计划、山东省自然科学基金等11项国家、省部级课题资助下，开发了酶法与淀粉结晶复合技术制备功能性淀粉、酶法制备食用药用变性淀粉、干法清洁制备工业变性淀粉及酶法反向合成分支环糊精等系列淀粉衍生化关键技术，并分别实现了产业化。相关成果通过省部级鉴定，总体技术水平达到国际领先。主要创新性工作如下：（1）发明了酶法脱支和低温加速淀粉结晶复合技术制备抗性淀粉的方法：采用普鲁兰酶脱支和α-淀粉酶限制水解的复合手段，使淀粉体系高直链化；运用低温-恒温加速淀粉结晶理论，使高直链淀粉体系形成同质性晶体，完美晶体比例提高至51.7%，产品中抗性淀粉含量达73.2%。（2）利用脂肪酶具有催化合成作用，建立了一步法制备食用、药用淀粉酯工艺，开发了酶法交联辛烯基琥珀酸木薯淀粉酯、醋酸淀粉酯、丁二酸淀粉酯等变性淀粉产品，克服了传统化学法变性淀粉生产得率低、反应时间长、副产物多及污染严重等缺陷，实现了酶法变性淀粉的快速清洁制备。（3）以双螺杆挤压机作为生化反应器，一步干法形成了十二烯基脂肪酸淀粉酯、交联辛烯基琥珀酸淀粉酯、黄糊精等工业用变性淀粉技术，减少了“三废”排放，实现了上述变性淀粉的清洁生产。（4）采用普鲁兰酶反向合成技术，制备得到麦芽三糖基-β-环糊精；从发芽咖啡豆分离α-半乳糖苷酶，制备半乳糖基-β-环糊精等新型分支环糊精，使转化率均达35%，产品纯度分别为99.5%和90.4%；采用6-G-呋喃果糖苷酶制备新科斯糖，产率达330 g/L；采用生物信息学方法对4αGtase的结构及基本性质进行研究，构建了含有4αGtase基因的基因工程菌，利用4-α-糖基转移酶使直链淀粉环化生成大环糊精，通过控制4αGtase活性和优化工艺实现了环化反应定向控制。采用4-a-CGTase制备了DP20-DP40聚合度的大环糊精，环化率56.3%，产品纯度达89.4%。项目具有自主知识产权，获授权国家发明专利14件；公开发表学术论文134篇（SCI论文48篇）；出版《环糊精化学》、《碳水化合物化学》等科技专著；培养毕业博士11名，毕业硕士17名。成果分别于诸城兴贸玉米开发有限公司、山东正德食品有限公司、山东新大生物科技有限公司、江苏宝宝集团公司等企业实现了产业化，使上述企业新增产值约10.3亿元，新增利润20,485万元，新增税收9,102万元，节支总额12,887万元；此外，项目培养了功能性淀粉、环糊精衍生等领域相关的高科技人才24名，推动了该领域的科技进步，取得良好的经济和社会效益。