山东省第二批省级战略性新兴产业项目

山东省第二批省级战略性新兴产业项目年产1000吨普鲁兰生物多糖项目申请报告泰安瑞泰纤维素有限公司2011.05.16一、实施的必要性普鲁兰多糖是一种易溶于水、安全无毒害、可食用、低热值的天然多糖，因其可塑性、成膜性好、薄膜隔气性佳，故常用其作为保色、保香、保鲜、抗氧化等的包装材料。在医药、食品、化妆品、环保、农药等领域具有广泛的用途。因其在自然界可被微生物降解利用，不会引起环境污染，故被誉为无公害塑料。受疯牛病及伊斯兰国家习俗的影响，无动物免疫原性的微生物多糖或植物多糖来替代动物明胶作为胶囊囊材成为当前趋势。普鲁兰多糖不但无动物免疫原性，而且有较好的缓释及控释性质，与纤维素配伍可以代替明胶用于胶囊制备。普鲁兰多糖的应用跟其分子量有直接关系，用于胶囊制备的普鲁兰多糖分子量为30万Dal以上，而作为血浆扩容剂的普鲁兰多糖分子量在5万Dal以下，用于糖尿病辅助治疗的普鲁兰多糖保健食品为10万Dal以下，故生产分子量分级的普鲁兰多糖可以大大拓展普鲁兰多糖应用领域，提高产品附加值。此外，普鲁兰多糖还可作为污水微生物絮凝剂、农业领域种子保护剂、蛋白及药品稳定剂、建材保水剂等领域。普鲁兰多糖的生产及应用已经有30多年的研究历史，日本林原公司早在上世纪70年代已完成普鲁兰糖的工业化生产，也是目前全球唯一的的普鲁兰糖生产企业，一直垄断国际市场，年产普鲁兰糖超过10000吨，我国应用的普鲁兰糖也是来自于日本林原公司。与发达国家相比，我国普鲁兰多糖的研究及应用情况较为滞后，目前尚未见规模化商品生产的报道。其中普鲁兰糖发酵过程中分泌色素及底物糖的转化率低是制约普鲁兰糖工业化生产的关键，国内外很多科研机构很难同时解决以上2个问题，因此使得普鲁兰糖产业化过程相当缓慢。但近些年，随着普鲁兰糖应用研究的深入、应用领域不断拓展，国内市场对普鲁兰糖的需求量逐年增加，估计目前每年需求量超过5000吨，且以每年30％速度递增，随着卫生部2006年第8号公告批准普鲁兰多糖等食品添加剂新品种，普鲁兰多糖在食品、医药等行业的推广应用将不断发展。医药行业预测年需求量将在4000吨左右（仅制备胶囊一项。西欧因受风牛病影响及一些伊斯兰国家拒绝使用动物胶囊，植物胶囊替代动物胶囊是必然趋势，普鲁兰作为植物胶囊原料具有得天独厚的优势，我国每年用于制备胶囊的明胶消耗量为10000吨以上），市场前景看好。作为一个农业大国，我国糖类资源十分丰富，可为制备普鲁兰多糖提供充足的原材料。普鲁兰多糖的生产不但可以打破日本林原公司的市场垄断，避免普鲁兰多糖原料受制与人的局面，在经济方面可以带动我国医药包装材料、化工、环保、食品、农业等相关产业的发展。为此，泰安瑞泰纤维素有限公司提出申请省级战略性新兴产业项目。1、符合国家产业规划的要求我国十届人大四次会议通过的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出，“要发挥我国特有的生物资源优势和技术优势，面向健康、农业、环保、能源和材料等领域的重大需求，重点发展生物医药、生物农业、生物能源、生物制造。实施生物产业专项工程，努力实现生物产业关键技术和重要产品研制的新突破。健全市场准入制度，保护特有生物资源，保障生物安全。”该项目生产的产品符合2007年度，国家发展改革委员会发布的《国家高技术产业化“十一五”规划》的要求，规划提到“要发展重点中的生物产业领域，以及重大专项中的生物质工程专项，可以推进具有重要经济价值和社会意义的完全可降解塑料、糖工程产品，能实现对石油化工产品的部分替代。”该项目符合“十一五”国家科技支撑计划重点项目“生物技术产品中试与规模化生产配套技术与工艺的研究与示范”课题中的糖的发酵及分离精制关键技术研究开发普鲁兰生物多糖项目是贯彻落实国家高新技术产业化，发展生物工程领域的有效措施，符合国家产业政策要求。2、有利于环境保护普鲁兰多糖是一种较为理想的水处理絮凝剂。目前在发达国家，如日本，已将该普鲁多糖应用于高浊度水净化处理、城市污水一级强化处理及味精生产中废水的处理，形成了完整的工艺与技术。在废水中的投加量为2mg/L，取得了较好的效果。另外，普鲁兰多糖加工成的薄膜和纤维状材料可被微生物完全分解，对环境的影响小，是一种较理想的环保材料。3、实现节能降耗和可持续发展本项目在色素分离方面自创加热凝聚色素新技术，减少了活性炭除色素的损耗，多糖提取方面采用超滤浓缩，喷雾干燥等新技术，对改变目前通用的酒精多糖沉淀方法起到示范作用，这些新技术若得到推广，可以起到很好的节能降耗作用，符合我国走可持续发展道路的要求。超滤浓缩技术可以得到不同分子量级别的普鲁兰多糖，可以最大程度的提高普鲁兰多糖产品的附加值，提高企业产品的市场竞争力。4、产业政策分析国家发展和改革委员会令第40号《产业结构调整指导目录(2005年本)》鼓励类，第九项化工第6条“新型生物化工产品、专用精细化学品和膜材料生产”列入鼓励发展的项目。因此，该项目的建设符合国家产业政策。5、普鲁兰多糖主要应用领域随着社会的发展和生活质量的提高，人们对食品原料特别是食品添加剂有了更高的要求。来源于植物的多糖如淀粉、纤维素及其衍生物和阿拉伯胶、果胶、琼脂，以及微生物发酵多糖如普鲁兰糖、黄原胶、结冷胶等已广泛用于食品行业。由于微生物发酵多糖在质量控制、生产规模方面较植物多糖有更多的优点，近年在食品工业领域微生物发酵多糖的应用研究有了较快的发展。2006年5月国家卫生部第八号公告将普鲁兰糖列为新增4种食品添加剂之一，可在糖果、巧克力包衣、膜片、复合调味料和果蔬汁饮料中作为被膜剂和增稠剂。这将极大地促进普鲁兰糖在食品方面的研究应用。5.1用于农产品保鲜中国每年的蔬菜产量为3亿吨，水果产量超过千万吨，居世界前列，是国民经济的支柱产业之一。但由于保鲜产业落后，果蔬每年损失率约为25%一30%，折合人民币750亿元。可广泛应用于水果、蔬菜、鸡蛋等农产品保鲜。使用普鲁兰多糖薄膜，能有效阻止水分，氧、氮、二氧化碳等气体在果蔬内外的交换，抑制果蔬的呼吸作用，有效地减少了果蔬营养物质的耗损。例如，普鲁兰多糖丙酸醋溶液喷于冷冻干燥的青菜，不用防潮袋可保存5个月，颜色和形状变化小，烹调后仍保持新鲜风味。对于油脂类含量高的果实，如花生、核桃、杏仁、豆类、干鱼、贝类，干燥的薯条、萝卜类，在表面喷涂极薄的普鲁兰多糖膜能有效防止氧化作用。5.2用于食品加工工业普鲁兰糖是可改进食品的加工性能和品质，是一种很有前途的食品工业用多糖，用于食品工业安全可靠。可作为糖尿病和肥胖症患者的低热值食品，也可单独作为保健食品。与双歧杆菌活菌制剂配伍可发挥增效作用，获得更佳的保健效果。普鲁兰糖对食品的加工保存，做低热量主食、点心或饮料原料以及在食品品质改良、食品成型方面均有显著效果。在制作软性咀嚼胶糖时要加入改进品质的胶体物质，其中普鲁兰糖(用量为1％-4％)比其他一些胶体的应用效果更好。添加普鲁兰糖能保持适度的延伸性，制作时不龟裂，有适当的硬度，耐咀嚼，香味保持时间长，耐储存，咀嚼时口感良好。若单独使用普鲁兰糖，不添加其他胶类物质也可制成富有咀嚼性的糖。普鲁兰糖具有良好的水溶性和较低的黏度，可以用作乳化分散剂，乳化稳定性高，并赋予食品适当的黏性。在冰淇淋、巧克力制品中加入普鲁兰糖可使表面光泽好、平滑、口感滑润、口味适当、风味优良。在果汁型饮料、碳酸型饮料中添加少量的普鲁兰糖，制品有适度的浓厚感，口感滑润、清爽，分散性能好且稳定。5.3在包装行业中的应用普鲁兰多糖具有良好的成膜性，将质量分数为10%的普鲁兰多糖水溶液，经干燥或热压可制成厚度为0.01mm的薄膜，普鲁兰膜的物理性能为：抗张力400kg／cm2，优于PVC，渗透率大，达14100kg／cm2，优于玻璃纸、PVC(聚氯乙烯)、PVDC(聚偏氯乙烯)，引张强度大，氧透过性极低，仅为玻璃纸的十分之一，PVDC及LDPE(低密度聚乙烯)的1／30-1／80。普鲁兰膜具有能连续成卷的机械适应性，最大特征是可食性，投入水中能迅速溶解，在高温、低温时均稳定。还有耐油性(不溶于油中)、耐有机溶剂性(不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂)、印刷适应性、防带电性，气体遮盖性、保香性能均优良。在含适度水分时有很强的粘结性。这种薄膜透明、无色、无臭、无毒，具有韧性、高抗油性，能食用，可做食品包装。其光泽、强度、耐折性能都比高链淀粉制得的薄膜好。普鲁兰多糖可以与目前使用的各种包装材料加工成多层材料，从而改善包装材料的性能(如减小膜层数、降低复合膜厚度、增加透明度、降低透气性能、增加强度等)。将普鲁兰多糖涂布在纸上制成的耐油纸热封性好，可防蛀、保鲜，废弃后易回收处理。可用于炸面包圈、炸马铃薯片、饼干、食用油、干酪、人造奶油等的包装。5.4在药包材方面的应用近几年因疯牛病及伊斯兰国家习俗的影响，无动物免疫原性的微生物多糖或植物多糖来替代动物明胶作为胶囊囊材成为当前趋势。普鲁兰多糖不但无动物免疫原性，而且有较好的缓释及控释性质，与纤维素配伍可以代替明胶用于药用胶囊制备。5.5在其它领域中的应用在医药行业可用于制造锭剂、非结晶性药物、止血剂、血浆增量剂、X射线透视造影剂、类毒素、疫苗、创口缝合线；人工脏器和抗凝血性医疗材料等。在化妆品行业可用于制造香粉、香波、化妆水、面膜、皮肤保护剂、头发定型剂等。在其他行业，可用作种子涂层；颗粒肥料、农药成、照相材料；光敏抗蚀膜、保护膜和导电性树脂；烟草胶粘剂、干电池的阴阳极隔离层等。另外，普鲁兰多糖在烟草制造工业、农业种子保护等领域也有广泛的应用。6、产品市场分析普鲁兰糖是国际上新开发的新型多糖，市场需求良好，正逐步扩大生产。近年来，利用生物技术开发的新产品——微生物多糖，以其安全、无毒、理化性质独特等优良特性，越来越受到人们特别是食品专家们的关注，世界上微生物多糖的年产量增长量均在10％以上，包括普鲁兰糖在内的一些新型微生物多糖年增长量均在30％以上，它们已作为乳化剂、悬浮剂、增稠剂、稳定剂、胶凝剂、成膜剂和润滑剂等广泛应用于食品、制药、石油、化工等多个领域。这类具有不同性能、不同应用领域的新型微生物多糖其中包括普鲁兰糖将是今后新型发酵工程的一个重要发展方向，越来越受到国内企业的重视。国内企业若能在原来的黄原胶发酵生产技术和设备基础上研制生产普鲁兰糖，从产品技术、成本和市场销售等方面都是十分有利的，也就是说，国内黄原胶生产厂商开发生产普鲁兰糖在国内、国外市场竞争中将更占优势。我国目前每年从国外进口（主要是从日本林原公司）5000吨普鲁兰多糖，价格30万元/吨左右，主要用于化妆品行业。随着卫生部2006年第8号公告批准普鲁兰多糖可作为食品添加剂新品种，普鲁兰多糖在食品得到广泛应用；在医药包装材料、环保、化妆品、化工、农业等行业的推广应用正不断开展，需求旺盛。仅医药包装材料胶囊一项，我国每年用于制备胶囊的明胶消耗量为10000吨以上，按20％明胶被普鲁兰多糖替代，年需求量将在2000吨左右，目前国内已有多家药用胶囊厂已成功应用，但因产量有限，不能满足市场需求，市场前景广阔。作为第三代微生物絮凝剂，在环保污水处理替代聚丙烯酰胺等高分子有机絮凝剂，也呈现广阔应用前景，年需求量超3000吨。保守估计国内年需求量6000吨以上。日本林原公司长期垄断普鲁兰多糖，且价格较高，影响了该多糖广泛应用。国内也有企业报道生产，但因品质等问题无法在市场占有一席之地。因此越快进入市场就能以价格优势尽快占领国内部分市场，取得更大经济效益。因此，预计该产品市场前景看好。二、技术基础本项目通过紫外诱变及紫外联合EB法对菌种进行诱变，得到了色素分泌少、产量高、遗传性状稳定的突变菌株。通过优化发酵培养基组成确定了最优培养基配方，创新性的在培养基中加入一种化合物，这种化合物促进多糖分泌，同时有效抑制色素分泌，加入这种化合物后普鲁兰多糖产量提高20%以上；通过研究突变菌株的生长规律、发酵过程中溶解氧及pH等影响因素的控制，确定较优培养条件，得到高产、色素分泌低的普鲁兰多糖发酵生产工艺；采用色素凝聚、超滤浓缩、喷雾干燥工艺制备不同分子量无定性粉末的普鲁兰糖。公司现已建立300L发酵罐发酵48小时，产量及底物糖转化率分别达65g