基础信息

　　牵头参赛单位：广东肇庆星湖生物科技股份有限公司

　　证照号码：914412001952767519

　　单位类型：企业

　　项目规模：成长型

　　参赛团队负责人：蔡友华

　　参赛项目技术介绍

　　核心技术介绍：1.现有技术背景情况

　　目前普遍采用发酵与合成法结合生产该产品，存在磷酸化反应剧烈、环境不友好、资源利用不充分、环保处理难度大、生产成本相对较高等技术难题。参赛项目专利以制备反应效率高、成本低、稳定性高的融合酶制剂为突破口，自主开发磷酸转移酶高效催化生产技术，提高核苷酸整体技术水平和竞争力，实现低成本绿色生产，填补该领域的技术空白，走可持续发展的道路。

　　2.现有市场情况

　　呈味核苷酸二钠是国内主流食品添加剂，每年以12%的速度增长，市场前景广阔。

　　3.本项目技术内容

　　本项目是以环境友好、条件温和、经济效益好的生产技术代替传统技术为目标，通过基因筛选、工程菌构建、发酵工艺优化、酶催化反应优化和高效环保的提取技术实现。

　　（1）选育性能优异的磷酸转移酶生产菌株：在建立完善的高通量菌种分子选育系统基础上，综合利用密码子优化、酶定向进化以及优化宿主和载体技术等不同层面对微生物诱导产酶体系进行优化，以进一步提高微生物的产酶能力。

　　（2）磷酸转移酶发酵与代谢调控技术优化的研究：运用神经网络、模式识别、遗传算法、多尺度发酵控制过程优化等各种优化方法，对影响磷酸转移酶生产菌株发酵的种子培养基及发酵培养基组成、PH、温度、通风搅拌等条件进行工艺优化，确定最佳发酵产酶条件，提高发酵液磷酸转移酶的酶活。

　　（3）高效磷酸转移酶催化体系的研究：实验考察催化体系中的pH、温度、底物浓度、磷酸供体浓度、酶活单位量、金属离子和化学物等对核苷转化率的影响，建立生产技术环境友好、条件温和、经济效益好的高效磷酸转移酶催化核苷反应体，替代传统化学合成法。

　　（4）新型高效提取分离技术的研究：研究PH和温度对核苷酸反应液稳定性的影响，研究反应液的预处理与固液分离的方法，确定优选结晶工艺条件，按照优选条件进行中试验证。

　　（5）开展酶催化法生产呈味核苷酸工艺上下游技术集成的中试、产业化预实验及产业化进程。

　　技术先进性：1.相对同类产品的差异化产品特性（产品特色）

　　参赛项目专利采用现代生物技术手段构建磷酸转移酶高产菌株，建立低成本高密度发酵诱导产酶的先进发酵过程技术，建立高效磷酸转移酶催化体系，提高底物的催化反应转化率和提取收率，降低单位产品能源和资源消耗，从源头达到减少污染物的排放目的。参赛项目生产技术环境友好、条件温和、经济性良好，相比传统化学合成法更具优势。

　　其相对同类产品的差异主要包括如下几方面：

　　（1）选育性能优异的磷酸转移酶生产菌株：本项目在建立完善的高通量菌种分子选育系统基础上，综合利用密码子优化、酶定向进化以及优化宿主和载体技术等不同层面对微生物诱导产酶体系进行优化，以进一步提高微生物的产酶能力。通过新型菌种选育技术研究，综合利用分子生物学技术多层次、多尺度改造产酶微生物菌株。

　　（2）磷酸转移酶发酵与代谢调控技术优化的研究：通过多尺度发酵控制过程优化等优化方法，对影响磷酸转移酶生产菌株发酵的种子培养基及发酵培养基配方、pH、温度、通风搅拌、诱导剂和抗生素等条件进行工艺优化，确定最佳发酵产酶条件，提高发酵液菌体磷酸转移酶的酶活。

　　（3）高效整细胞磷酸转移酶催化体系的研究：实验考察整细胞催化反应体系中的pH、温度、底物浓度、磷酸供体浓度、酶活单位量、金属离子和化学物等对核苷转化率的影响，建立高效的磷酸转移酶催化核苷反应体系。

　　2.成本优势

　　参赛项目产业化实施后，发酵水平大幅提高，单位体积菌体量相比中小试提高了接近20%。相比较与摇瓶水平，单位发酵液磷酸转移酶活力从原始菌株的2U/ml大幅提高到约10U/ml，酶活提高了400%；核苷利用率由原来合成法的88%～92%大幅提高到约96%；专利产品呈味核苷酸二钠生产总得率从原来的1.55提高到约1.65，核苷原料利用率和核苷酸得率的提高，使原材料在生产过程得到充分利用，有助于降低资源的耗用与减少污染物的排放，从而降低了原料成本和环保处理成本。

　　3.客户满意度

　　参赛单位用顾客满意度调查表对顾客满意度进行调查，从顾客的反馈中了解顾客对相关要求满意程度的感受。调查表中，顾客从产品质量符合性；产品交货期、供货保障；包装、运输和货物交收；服务态度和服务质量；沟通方式和沟通效率等5个方面进行评价，顾客根据满意程度的感受进行评价，评价分为非常满意、满意、一般和不满意。综合2018年下半年和2019年上半年顾客满意度调查分析，客户对项目产品的质量、服务等认同较高，无一般和不满意的评价，根据顾客满意程序计算得出顾客满意度为100%。

　　4.核心技术与本领域现有技术相比的先进程度

　　4.1技术先进性的原因

　　当前，采用的呈味核苷酸生产工艺方法主要是经典的核苷三氯氧磷磷酸化合成核苷酸，生产厂家有日本武田、星湖科技、梅花集团等。发酵法生产呈味核苷酸的厂家有韩国大象、希杰等。相比较于传统化学法，本项目工艺的优势在于反应阶段的杂质少、反应体系简单、条件温和，总结起来有以下几个方面的创新点：

　　1）本项目在建立完善的高通量菌种分子选育系统基础上，综合利用蛋白组学、密码子优化、酶定向进化、基因敲除技术等不同层面对微生物产酶体系进行优化，以进一步提高微生物的产酶能力，突破项目关键技术瓶颈，实现低成本、规模化制备高性能酸性磷酸转移酶。

　　2）所构建产酶菌种可反复使用、经济高效，具有专一性强、转化率和产品纯度高等优点，产酶本身在整个技术体系所占成本较低，有效降低核苷酸生产成本。

　　3）酶法反应催化具有条件温和、专一性较强、对环境友好、特异性高等优点，改变了化学法反应激烈、腐蚀性强和不环保等缺点。

　　4）本项目的推进，提升原有生产技术水平，提高单位产品的产出率，从源头减少污染物排放，同时采用如磷酸供体高收率回收等科学、经济和环保的提取技术，为绿色、高效生产核苷酸提供了解决方案。

　　4.2技术先进性的效果

　　据广东省科学技术情报所2017年国际查新报告（报告编号：A2017121）显示，“目前国内、外未见有与本项目“磷酸转移酶及其编码基因关键技术在食品添加剂呈味核苷酸的产业化应用”查新点相同的文献报道”。据广东省科学技术情报所2019年12月的国内查新报告《酶法清洁环保制备呈味核苷酸二钠的工业化技术集成》（报告编号：201913720）显示：项目开展“酶法清洁环保制备呈味核苷酸二钠的工业化技术集成”未见有相同的文献报道。

　　本专利项目实施以来，通过构建高效表达酸性磷酸转移酶的基因工程菌，建立酶催化法合成呈味核苷酸生产工艺，打破了发达国家的专利垄断填补该领域的技术空白，具有极其重要的战略意义。新工艺为新一代酶法高效、清洁生产技术，与传统化学法比较，具有环境友好、条件温和、经济、安全性良好等特点。产业化实施后，既保证了产品质量，又达到简化生产工艺、节能降耗、提高产品收率降低成本的目的，整体生产水平达国际先进，达到日韩等核苷酸生产强国的先进水平，专利产品呈味核苷酸二钠被评为“广东省2018年度高新技术产品”。

　　技术壁垒：核苷酸是一类在代谢上极为重要的生化物质，在细胞的生长代谢、能量的储存和转化、免疫反应及信号传导中，都有核苷类物质的参与。核苷类物质在食品行业中，已经由最初的食品助鲜剂，扩展为具有提高生物体免疫功能的功能性食品添加剂，其生产与制备方法是食品添加剂不可或缺的重要构成。

　　1.国内外同类技术的特征比较

　　国内、外普遍采用的生产工艺为发酵法生产核苷，然后通过化学合成生产核苷酸，需使用大量有机溶剂作为反应介质和三氯氧磷等，生产厂家有日本武田、味之素、星湖科技及梅花集团等。该生产工艺存在反应剧烈、资源耗用相对较大，环保处理费用高等急需解决的问题。

　　国际上首先生产核苷酸的国家是日本和韩国，核苷酸最先进的生产技术主要集中在日本、韩国等发达国家的少数企业手中，参赛单位经多年的集中研究突破，核苷酸工业化生产技术水平已达国际先进，但各种单元操作的技术水平及装备与国外水平有一定的差距。

　　2.关键技术特点

　　当前，以肌苷和鸟苷为原料加上合适的磷酸供体，采用化学法和酶法催化都可以获得5’-肌苷酸和5’-鸟苷酸，然而由于酶法具有催化条件温和、专一性较强、对环境友好、特异性高以及不需要在5’-磷酸化之前，保护核苷上核糖的2’和3’位等特点，而受到国内外科研人员和产业界的广泛关注，发展迅速，核苷酸生产强国日本的味之素已开始研发酶催化生产肌苷酸和鸟苷酸。

　　3.技术难度

　　现有的核苷酸生产工艺难以适应技术快速发展的未来方向，急需利用先进的现代生物技术优化产品工艺路线，提升工业生物技术产品经济性，开发出技术环境友好、条件温和、经济效益好的高性能酸性磷酸转移酶高效催化生产技术，研究相关关键技术对提高核苷酸整体技术水平和竞争力，促进食品添加剂行业的跨越式发展，具有十分重要的理论和现实意义。

　　据广东省科学技术情报所19年12月份国际查新报告显示，“目前国内、外未见有与本项目“酶法清洁环保制备呈味核苷酸二钠（简称I+G）的工业化技术集成”查新点相同的文献报道”。项目生产技术具有环境友好、条件温和、经济效益好等优点，相比传统化学法更具优势，项目的成功实施填补了国内该领域的技术空白，具有极其重要的战略意义。

　　产品或技术成熟度：针对当前国内核苷酸产业面临的严峻局面，参赛单位在原有高品质核苷产品链的基础上，围绕着工程菌的构建、发酵产酶工艺优化和放大技术、酶催化工艺的优化和放大技术以及高效提取技术等4大关键核心技术，展开产学研合作，开发出具有自主知识产权的高性能酸性磷酸转移酶，攻克酶法催化生产I+G关键共性技术。通过逐步优化放大，筛选工艺配套设备，落地完成小试、中试及产业化生产方案，截止当前，进展顺利，已经完成了产业化的应用进展。

　　参赛项目专利产品现阶段处于工业化生产阶段，产品上市时间为2017年9月，稳定运行时间为2018年1月，项目关键技术的开发和产业化推广，提升了星湖科技主营产品I+G的市场竞争力，成为国内首家具有酶法制备呈味核苷酸二钠（简称I+G）工业化集成技术的公司，凸显其发酵行业的技术领先地位，同时也促进了行业的结构优化、产业升级，具有良好的推广应用示范效应。

　　星湖科技生产的呈味核苷酸是新一代的核苷酸类食品增鲜剂，可直接加入到食品中，起增鲜作用，能改善食品的风味，是方便面调味包、调味品如鸡精、鸡粉和增鲜酱油等的主要呈味成分之一，可广泛应用于汤料、番茄酱、蛋黄酱等调味品以及香肠肉类、饼干等休闲食品中。呈味核苷酸二钠与谷氨酸钠（味精）按一定的比例混合使用，具有鲜味相乘的效果，其用量约为味精的2%-5%，有“强力味精”之称；呈味核苷酸二钠还能抑制食品中过咸、过苦、过酸等不良气味，并可以减少异味（氨基酸味、面粉味等），年产量7000吨左右，服务的客户包括雀巢、联合利华、日清等知名企业，广受消费者认同。

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