高活力a-乙酰乳酸脱羧酶的研制与应用
报送单位:广西大学 推荐单位:广西壮族自治区教育厅

支撑项目(平台):国家“863”计划:101-06-07-01;广西科学研究与技术开发计划:桂科新9820035;科技部科技型中小企业技术创新基金:00C224500403;国家“火炬”计划:00D231D7900881;南宁市科学研究与技术开发计划:200501038A。

参与单位:广西壮族自治区教育厅

所属学科:生物学

主要贡献者:黄日波、蒙健宗、王青艳、卢福燊、周志强、李庆业、田野、王国川、孔祥玉、李丛、韦函忠、韦旭钦、李晓明、韦航、梁树华、林海鹏、黄鲲、杜丽琴、陆坚、黄福宝、周志鹏、张云光、侯守海、韦传东

成就简介:该项目从自行分离的微生物中克隆-乙酰乳酸脱羧酶基因,理性设计改造酶的分子结构,大幅提高酶的比活力和催化反应性能;在优化的高密度发酵条件下最高发酵产酶活力达1080U/ml,是国外水平的十多倍。该项目打破了国外产品垄断,成果在全国150多家啤酒企业推广应用,可缩短双乙酰还原时间2-5天,对提高啤酒品质、节能降耗意义重大。

  06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶( -Acetolactate Decarboxylase)是啤酒制造工业中重要的酶制剂,对缩短啤酒发酵周期、提高啤酒产量和质量作用显著。该项目采用基因工程技术,从自行分离的一株克雷伯氏土壤菌中克隆编码06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶的基因;通过计算机模拟设计,采用分子定向进化和理性设计技术改造酶的分子结构,大幅提高06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶的比活力和酶催化反应性能;理性设计的06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶基因以正确读码框连接到改造的分泌型表达质粒上,在强启动子T7的存在和宿主菌高密度发酵条件下,得到高水平的分泌表达;发酵液经分离精制成液体06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶制剂;进行了该酶制剂的产业化试验和产品应用试验,还开发成功固体06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶制剂。
  目前产业化规模为年产60吨06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶。在5000升发酵罐中的最高发酵产酶活力达1080U/ml,是国外发酵产酶水平的十多倍;产品的主要质量指标-酶活力≥2000U/ml,高于国际标准的1500U/ml;作为主要起草单位制定了《06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶制剂》国家标准。与福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司、哈尔滨啤酒有限公司、新疆乌苏啤酒有限责任公司进行大规模应用试验研究并获得成功,使这一国产酶制剂在国内啤酒行业得到大规模应用,使啤酒发酵周期缩短2-5天,增产5-8%,节约能耗10-16%。
  这是第一个国产06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶产品,可完全替代进口。1999年获得国家经贸委颁发的“国家级新产品”证书,打破了1993年以来丹麦诺和诺德公司产品垄断、技术封锁的局面,满足了我国啤酒行业对06.jpg-乙酰乳酸脱羧酶的需求。本项目于2001年入选了国家“863”计划十五周年成就展。该项目产品已在全国150多家啤酒生产企业推广应用并已出口到比利时、英国、奥地利、越南、印度等10多个国家。本项目04-06年新增税收3816万元,新增利润1373万元,新创汇477万美元。累计节约外汇超3000万美元,我国啤酒生产行业受益累计超过30亿元。为我国啤酒行业在高速发展阶段利用生物技术突破生产瓶颈起到了重要作用。成果荣获2007年国家科技进步奖二等奖。

150155