酶解法从海带中提取褐藻胶寡糖新工艺研究与开发可行性研究报告

酶解法从海带中提取褐藻胶寡糖新工艺研究与开发可行性研究报告

酶解法从海带中提取褐藻胶寡糖新工艺

研究与开发可行性研究报告

酶解法从海带中提取褐藻胶寡糖新工艺研究与开发可行性研究报告

一、项目概述

项目采用我公司具有自主知识产权的国家发明专利 “酶解法从褐藻胶提取褐藻胶寡糖的工艺”技术，以海带为原料生产高品质褐藻胶寡糖，通过一种酶解细胞壁从海带中提取褐藻胶寡糖的新工艺，提高海带的利用率，增加海带加工业的产品附加值，提高产品的生产加工水平，提高褐藻胶寡糖产品的质量。

项目计划投资450万元，全部企业自筹。项目2012年1月-6月通过实验方案实现初级产品的生产；2012年7月-12月购置部分设备； 2013年1月-6月购置设备，对进行实验室放大实验；2013年6月-2013年12月，对设备进行调试，进一步完善工艺参数，将产品投放到市场，拟购置仪器设备21台（套）。

项目建设可实现对传统海藻加工业的产业技术升级，培育海藻加工行业新的经济增长点，能够充分利用山东半岛的藻类资源，促进海藻加工行业与食品加工行业的发展，进一步提高沿海养殖户收入、增加人员就业，积极推动山东半岛海洋经济发展

二、课题的目标与任务

1．项目确定的课题目标与任务需求分析

传统工艺提取褐藻胶，并制备褐藻胶寡糖，一般包括浸泡、消化、冲稀、离心去渣、钙析、脱钙、固相转化和干燥等步骤，海带用碱液消化，碱液不能完全破坏细胞壁，致使海带中的褐藻胶提取率比较低；通过钙析和脱钙步骤浓缩褐藻胶较复杂，降低了褐藻胶的提取率，且使用了CaCl2和HCl等化学原料，不够环保；产品不够美观。

公司通过褐藻胶裂解酶酶解技术，酒精脱水技术，过氧化氢漂白

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技术，生产高品质褐藻胶寡糖，促进了传统产业技术升级。

项目产品作为一种“功能性食品添加剂”，具有特殊的生理活性，对改善人体生理功能，提高免疫力具有重要的作用。对于预防、治疗糖尿病、重金属中毒症、三高等具有特殊疗效，被广泛应用于食品、医药、日用化工等领域。

2．课题目标与任务解决的主要技术难点和问题分析

①将海带制成海带粉与纤维素酶反应，增加纤维素复合酶与底物的作用面积，提高反应速率，使反应更加完全，在此基础上我们需要研究海带粉与纤维素酶的反应时间，从而提高细胞壁的破碎程度,进而提高产品产率；

②纤维素酶酶解工艺位于消化工艺之前，能够提高消化工艺的反应程度，因此需要确定所需添加纤维素酶的酶量，从而消化反应更加迅速、完全，藻体易于完全转化，大大缩短反应时间；

③褐藻胶裂解酶对褐藻胶具有特异性，大大提高褐藻胶降解速度，因此要保证反应条件温和，使其具备很强的可控性和特异性，减少化学原料的使用量，节能环保；

④利用褐藻胶自身的微酸环境进行氧化降解，充分发挥过氧化氢的漂白作用，有效去除色素，产品色泽洁白；此外要确保过氧化氢与褐藻胶裂解酶无交叉反应，不影响褐藻胶裂解酶的活性，还能促进褐藻胶的降解，“三废”污染少，易于大规模工业化生产；

三、现有工作基础与优势

1．国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析 褐藻胶寡糖作为一种“功能性食品添加剂”，具有特殊的生理活性，对改善人体生理功能，提高免疫力具有重要的作用。对于预防、

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治疗糖尿病、重金属中毒症、三高等具有特殊疗效，被广泛应用于食品、医药、日用化工等领域，是其他食品添加剂与药品原料的换代产品，开发前景十分广阔。

我国生产褐藻胶的原料，历年来均为海带，因为我国人工养殖海带的年产量很高，资源丰富，但原料成本相对较高。现在我国也有厂家进口巨藻来生产褐藻胶。从生产工艺来看，美、英、日、挪、法等世界各国的生产工艺，基本上仍用纯碱消化工艺。至今国内也是沿用碱消化旧工艺生产褐藻酸钠，由于品种单一，质量欠优，远不能适应出口和内销对其多品种、多规格的大量需求。

随着褐藻胶应用领域的不断扩大，要求使用高品质褐胶的用户越来越多，市场潜力很大。经过我们多年研究和市场调查，认为目前我国褐藻胶工业生产的主要问题是：生产工艺落后，耗水耗能严重，污染大以及原料成本较高。

经过近几年的快速发展，目前我国已成为世界最大的褐藻酸钠产品出口国之一，总产量占世界的40%以上。高凝胶强度海藻胶、褐藻胶寡糖等生产技术难度高、产量少，市场空间极为广阔。

2．申请单位研究基础

（1）、研究开发经历和科技成果

公司经过多年持续的研发投入，在海藻方便食品、海藻功能食品、海藻加工节能减排、海藻深精加工、海藻高附加值产品、海藻废水处理循环利用和环保技术等方面具有核心技术。公司目前获得11项国家发明专利；共开展科技活动24项，完成新产品新技术新工艺开发项目20项，其中国家星火计划重点项目1项，国家科技部科技型中小企业技术创新基金项目2项，国家高新技术产品8个，国家中小企业发展

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专项资金项目1项，青岛市重点技术创新项目8项、青岛市科技发展计划项目1项等。

（2）、研发组织体系和科研条件

为提高公司的技术创新水平和自主研发能力，公司于2001年成立了企业技术中心；2008年公司技术中心被青岛市政府认定为市级企业技术中心；2009年被认定为国家高新技术企业；2010年被认定为国家海藻工业加工技术研发分中心；2011年建立了青岛市海藻生物技术转化专家工作站，建立了青岛市外贸公共服务平台——海藻加工检验检测平台。技术中心拥有气质联用仪、ICP、串联四级杆液质联用仪、喷雾烘干器、风送粉碎机、COD快速检测仪、生化培养箱、电热恒温培养箱、等离子空气消毒机、高速冷冻离心机等国内同行业最先进的生产研发设备，具备专业的研发队伍，用于技术创新项目的研究、开发、重点技术攻关、产品中试、检测、推广等。

（3）、研究开发队伍现状和技术基础

公司科技活动人员达150人，其中研究与试验发展人员73人。公司技术人员正在研发高凝胶强度海藻胶、海藻高活性可溶膳食纤维等海藻多糖的实验室技术。目前基本掌握了高凝胶强度海藻胶、海藻高活性可溶膳食纤维等海藻多糖的实验室技术。

四、任务分解与考核指标

（一）、研究内容、技术路线和创新点 1、项目研究内容

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（1）制海带粉

海带用清水冲洗干净，用粉碎机粉碎，然后过60-100目筛得到干粉，未过筛的海带重新粉碎、过筛；

（2）浸泡

将海带粉投入酶解罐中，加入海带粉重量8～12倍的水，搅拌至充分溶解；

（3）纤维素酶酶解

将1200～1600 U/g的纤维素酶制剂投入酶解罐中，加入量为海带粉重量的8～12%，搅拌均匀，加10%的盐酸溶液调节至PH为4-5，在55～65℃的温度条件下酶解3-4小时，得到纤维素酶酶解产物；

（4）消化

向纤维素酶酶解产物中加入海带粉重量8～13%的碳酸钠和海带粉重量10-15倍的热水，在50-80℃的温度条件下，消化120～180分钟，得到褐藻酸纳泥状物；

（5）离心过滤

将得到的褐藻酸纳泥状物700-900 r/min条件下离心20-40 min，分离出残渣，得到一次胶液；用适量水洗涤残渣，再次离心；将一次胶液泵入裂解罐，残渣再次进入消化工序；

（6）漂白

向一次胶液中加入30-35%的H2O2溶液，加入量为海带粉重量的2-4%，在70-90℃的温度条件下漂白1-2 小时；

（7）褐藻胶裂解酶酶解

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将800-1200 U/g的褐藻胶裂解酶投入裂解罐中，加入量为海带粉的10-15%，搅拌均匀，加31%的NaOH溶液调pH至7-9，在20～45℃的温度条件下酶解反应3-4小时，得到褐藻胶裂解酶酶解液；

（8）高速离心精滤

将褐藻胶裂解酶酶解液1500-2000 r/min条件下离心20-30 min，分离出残渣，得到二次胶液；用适量水洗涤残渣，再次离心；残渣用于生产海藻饲料；

（9）酒精脱水

将二次胶液泵入酒脱工序，加入无水乙醇脱水得到固相褐藻胶寡糖，无水乙醇与二次胶液的体积比为1.2:1，脱水后酒精回收；

（10）粉碎、烘干

将酒精脱水后得到的固相褐藻胶寡糖进行粉碎和烘干处理，烘干至含水量≤15%。

2、项目技术路线图如下：

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海带包装挑拣烘干粉碎粉碎过筛酒精脱水海带粉高速离心精滤浸泡纤维素复合酶制剂酶解碳酸钠消化滤渣裂解褐藻胶裂解酶漂白过氧化氢溶液离心过滤滤渣生产海藻饲料 3、项目创新点：

①酶解细胞壁，使反应更加充分

将海带制成海带粉与纤维素酶反应，增加纤维素复合酶与底物的作用面积，提高反应速率，反应更加完全，提高细胞壁的破碎程度,进而提高产品产率；

②褐藻胶裂解酶对褐藻胶的特异性

褐藻胶裂解酶对褐藻胶具有特异性，大大提高褐藻胶降解速度，该工艺与物理降解法、酸降解法、氧化降解法相比，反应条件温和，具备很强的可控性和特异性，减少化学原料的使用量，节能环保；

③酒精脱水

采用酒精脱水，免除传统工艺中的钙化和脱钙等工艺步骤，减少化学原料的使用，降低褐藻胶寡糖在这些工艺中的损耗，进而大大提

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高产品回收率；

④过氧化氢的漂白作用

利用褐藻胶自身的微酸环境进行氧化降解，充分发挥过氧化氢的漂白作用，有效去除色素，产品色泽洁白；此外，过氧化氢与褐藻胶裂解酶无交叉反应，不影响褐藻胶裂解酶的活性，还能促进褐藻胶的降解，“三废”污染少，易于大规模工业化生产；

（二）、主要技术指标 1、项目关键技术指标

①海带前处理工艺：清洗干净的海带切块、粉碎，得80目干粉； ②褐藻胶裂解酶酶解技术：加入800-1200U/g的褐藻胶裂解酶，加入量为海带粉的10-15%，pH值7-9，减少化学原料的使用量，节能环保；

③酒精脱水技术：加入无水乙醇脱水，无水乙醇与二次胶液的体积比为1.2:1，脱水后酒精回收，大大提高产品回收率；

④过氧化氢漂白技术：加入30-35%的过氧化氢溶液，加入量为海带粉重量的2-4%，有效去除色素，产品色泽洁白。

2、项目申请一项国家发明专利，获得褐藻胶裂解酶酶解技术、酒精脱水技术、过氧化氢漂白技术，技术水平为国际先进。产品主要技术指标：

执行标准 指标值 指标 色泽及性 状

2010年版中华人民共和GB1976-2008 国药典 乳白色至浅黄色或浅8

白色至浅棕黄色粉末；酶解法从海带中提取褐藻胶寡糖新工艺研究与开发可行性研究报告

黄褐色粉末或粒状 几乎无臭，无味。在水中溶胀程胶体溶液，在乙醇中不溶。 氯化物/% ≤ 干燥失重/% ≤ 灰分 (以干基计) /% 重金属/ppm ≤ 砷(As)/(mg/kg) ≤ 细菌/（个/g） ≤ 霉菌及酵母菌/(个/g) ≤ 大肠埃希菌 沙门氏菌(10g) pH值 水不溶物/% ≤ 透光率/% 铅(Pb)/(mg/kg) ≤ 15 18～27 2 6.0～8.0 0.6 符合规定 4 1 15 30～36 40 2 1000 100 不得检出 不得检出 （三）、主要经济、社会、环境效益

项目达产后预计将实现年销售收入800万元，利税121万元。 项目通过一种酶解细胞壁从海带中提取褐藻胶寡糖的新工艺技术，提高了海带的利用率，增加了海带加工业的产品附加值，提高了产品的生产加工水平并提增加了褐藻胶寡糖的品质。项目的产业化推广将进一步提高青岛市海藻工业技术水平和产品档次，提升了青岛市海藻工业在全国的地位。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zkeg.html