PDF《一、 项目基本情况》

项目一:酸性食品添加剂发酵生产的关键技术与产业化

一、 项目基本情况 奖种 国家科技进步奖 项目名称 酸性食品添加剂发酵生产的关键技术与产业化 主要完成 人 刘立明,詹晓北,张伟国,徐建中,章金元,陈修来,高敏杰,刘佳 提名单位 中国石油和化学工业联合会 提名单位 意见 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料, 确认全部材料真实有效, 相关内容均符合国家科学技术奖励办公室填写要求.

相关单位均已要求对 项目情况进行了公示,目前无异议. 作为重要的精细化学品,酸性食品添加剂产业的蓬勃发展,为化学和 食品产业的发展做出了巨大贡献.项目围绕酸性食品添加剂高产菌株选育 及其在工业反应器中代谢规律、 生长状态和生产性能等关键技术进行攻关, 建立了基于生理性状的高产菌株定向选育和高效筛选技术,获得了

6 株工 业化高产菌株;

提出了碳流流向和通量精准调控新策略, 提高了 L-苹果酸、 异维生素 C、缬氨酸和异亮氨酸产量和转化率.发明了营养需求解析与定 向及时供给新方法,解决了维生素 C、缬氨酸、异亮氨酸生产过程中能耗 水耗大的难题.创建了反应器结构与细胞膜功能优化新思路,提升了 L-苹 果酸、结冷胶、异维生素 C 生产强度.相关创新技术促进了

6 种酸性食品 添加剂的高效工业化生产,对提升我国食品添加剂产业的竞争力起到示范 引领作用. 本项目授权发明专利

13 项、实用新型专利

5 项.申请发明专利

20 项 (含国际专利

3 项),发表 SCI 论文

51 篇,中文核心期刊论文

17 篇.相关技 术分别获

2015 年教育部科技进步一等奖和

2017 年中国石油与化学工业联 合会科技进步一等奖.成果已在德国赢创工业集团、日本味之素、新疆阜 丰生物科技有限公司等

15 家企业实现了产业化应用. 近3年累计新增产值 24.95 亿元,新增利润 4.87 亿元. 提名该项目为国家科学技术进步奖 二 等奖.

二、

二、 项目简介 酸性食品添加剂是指一类带有酸性基团具有很强生物活性且广泛应用 于食品、医药等工业领域的精细化学品,包括缬氨酸、异亮氨酸、维生素 C、 异维生素 C、L-苹果酸、结冷胶.因结构复杂性和较高化学活性,而无法采 用化学或酶法工艺进行低成本工业生产.因此以生物质资源为原料采用微生 物发酵生产食品添加剂被《国家中长期科学与技术发展规划纲要》列为优先 主题.近10 年来,在国家及省部级科技计划资助下,课题组探明了菌株选 育、代谢规律、生长状态和生产性能制约酸性食品添加剂高效生产的机制, 发展了提升生产效能的技术体系,实现了酸性食品添加剂的工业化高效生 产.主要技术内容如下: (1)建立了基于生理性状的高产菌株定向选育和高效筛选技术(找到好菌 种). 发展了多组学数据解析生理特征的方法, 确定了高产菌株具备的特异性 表型,整合了组学数据、荧光染料、高通量筛选等技术手段,建立了高产菌 株定向选育方法,解决了细胞膜功能增强突变菌难以挑选的难题,获得了

6 株工业化高产菌株. (2)提出了增强微生物合成能力的碳流流向和通量精准调控新策略(获得 强菌株). 研究了碳流流向和通量的调控机制, 开发了代谢路径重构调控碳流 分布、sRNA 开关调控碳流流向、底物传递位阻和转运蛋白调控碳代谢通量 的技术,解决了因合成能力低而面临的产品产量低、副产物多、后提取困难 等共性难题,显著提高了 L-苹果酸、异维生素 C、缬氨酸和异亮氨酸的产量 和转化率. (3)发明了提高生长性能的营养需求解析与定向及时供给新方法(实现快 生长).建立了基因组序列-代谢网络模型-细胞组分-代谢流量分析-生长必需 营养组分之间的相关性理论,发展了营养需求解析新方法.在此基础上,采 用化学计量学方法,发明了营养组分定向和及时供给技术,显著提高了细胞 生长速度和浓度,解决了维生素 C、缬氨酸、异亮氨酸生产稳定性差、能耗 水耗大的问题. (4)创建了提升环境适应性的反应器结构与细胞膜功能优化新思路(促进 大生产).研究了环境条件对生理参数、动力学参数和流变学参数的影响,确 定了细胞生长和产品生产的最适条件,建立了反应器结构优化技术,发展了 细胞膜功能优化方法,解决了因环境适应性而导致的转化率低和生产周期长 等行业共性问题,提升了 L-苹果酸、结冷胶、异维生素 C 的生产强度. 本项目授权发明专利