基于整体软化、低温酶解工艺的高活性海带提取液规模化制备技术

成果简介

课题为青岛市市南区科技发展资金项目 2016-3-005-ZH“海藻酶解工艺开发及其相对传统工艺活性物质保留状况和价值的研究”以及青岛市民生科技计划项目17-3-3-59-nsh“农作物减肥增效作用的海藻提取液酶法生产工艺、效果验证和复合酶开发”。
本项目成功地筛选到了经济有效的商品纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等，和我实验室自主研发的褐藻胶裂解酶一起复配成复合酶制剂，并开发了基于整体软化、低温酶解工艺的高活性海带生物酶解规模化制备技术工艺路线，通过单因素和响应面分析获得了最佳的酶解工艺为温度45℃以下，pH中性，在此条件下整体提取率可达80%，褐藻寡糖提取率高达95%。同时还在酶解工艺的基础上进一步开发了酶微生物联用工艺，在有效降解海带的同时丰富了提取液中的有效活性物质。进一步建立了硫酸咔唑法、间羟基联苯法及高效液相等方法测定海藻提取液中的海藻酸含量方法，以及高效液相色谱串联三重四级杆离子肼质谱测定海藻提取液中各种植物激素含量的方法，并对不同工艺的海藻提取液进行的分析和比较。使用不同工艺的海带提取液对鸡毛菜和草莓进行浸种和喷施实验，实验表明海带提取液在作物应用上效果明显，其中酶微生物联用工艺海带提取液效果最佳。
从工艺到设备全套解决了生物法海带提取液规模化制备，可在产业中广泛应用推广，不仅适用于整体干海带，解决了普通干海带泥沙混杂无法直接进入设备、进入生产的问题，免除了干海带提前泡发、均浆困难的工艺；更适用于新鲜海带，可在极低加水量的情况下，进行低温、低盐、温和条件（中性pH）的软化，项目成果的推广应用，可使相当一部分海带不需晾晒，对解决目前晾晒人工短缺、环境污染的问题有极大的帮助，也为海带养殖企业升级，海带深加工产品的开发提供了坚实的基础。同时，酶解法海带提取液产品活性更高，海带中原有的大量不可消化吸收的物质，在专一性酶制剂的作用下，分解为高活性的寡糖类物质，包括褐藻寡糖、岩藻寡糖、褐藻淀粉寡糖、多肽等，不仅消除了其中一些营养限制因子，而且增强了提取液的活性，也开发人体免疫增强保健品，对抗癌、解酒、抗衰老等都有良好的效果，也可作为饲料添加剂推广应用，对降低养殖动物抗生素使用量，提高动物免疫力有显著效果；在肥料上和化学法的相比，颜色气味天然、活性成分高、pH中性，复配性好，应用限制少，可开发高端海藻肥、海藻植物刺激素产品。项目有关技术在此之前尚属空白，目前通过企业联合开发、技术转化等，前景广阔，有巨大的市场潜力。
目前已发表中文核心期刊文章2篇，已接收待发表中文核心期刊文章1篇，英文SCI文章2篇已投稿，在审稿中。申请发明专利1项，处于实质性审查阶段。

技术状况

创新性

独占性

盈利性

持续性

先进性

成熟度

1.开发了整体海带（非粉碎海带）的酶解工艺路线，海带因为褐藻胶的存在吸水后粘度极大，粉碎困难，如果想要充分的酶解，必须干燥后进行超微粉碎，粒度大将严重影响海带的酶解效率，而超微粉碎存在成本高、粉尘污染环境等问题。本项目整合设备和前处理工艺，开发了温和的鲜海带/干海带整颗海带软化工艺，使鲜/干海带在温和的条件下（中性pH7.0左右、温度45℃，干海带加水量可低至6-8倍）进行有效的软化，软化后的海带浆在商品化纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶及我实验室自主开发的褐藻胶裂解酶形成的复合酶的降解下，在5min内粘度迅速下降，6-10小时内完全降解，普通的板框过滤即可达到有效分离。相关专利于2017年6月受理，目前处于等待实审提案状态。
2.针对海藻肥市场理论基础薄弱的情况，对不同工艺海带提取液中的各种植物生长调节剂，包括现有产品标注的有效成分海藻酸的含量进行了系统的分析和对比。数据显示，不同工艺的海带提取液中都含有丰富的植物生长调节剂，化学法产品有较高的吲哚乙酸，酶解法海藻酸含量有显著优势，而酶微生物联用法海带提取液以其丰富的植物生长调节剂种类的数量而为最佳。研究结论为海藻提取液作为肥料应用提供了理论基础。

软化工艺及复合酶的酶解工艺参数均有一定技巧，需要严格控制相关参数尚可达到好的工艺效果，技术上较难复制。

新工艺酶解法海藻提取液产品和传统工艺化学法海藻提取液相比，提取率明显提高，成本基本和传统化学法成本持平，有效成分海藻酸含量提高，新产品浅黄褐色、pH弱酸性，区别于化学法传统产品的深黑褐色、中性偏碱的pH，复配性好，应用范围广，应用受限少。

该成果目前仅限于海带酶解，海藻肥领域及海藻加工领域尚有马尾藻、泡叶藻、以及其他红藻等有待开发，持续创新将攻克系列海藻酶解，推动海藻深加工技术发展。

本成果主要技术性能的优势在于整个工艺流程简单易实现、极低料水比、降低能耗，环境友好；且成果研发对本工艺和现有生产中的工艺产品有效成分进行了详细深入的检测和对比，产品明显优于传统工艺。
其他国内外报道的海藻酶解工艺中，海藻原料基本均需经过清洗、烘干、粉碎、研磨或超微粉碎等步骤，使酶解物料达到一定细度，传统工艺耗时耗能且导致有效物质流失，本成果工艺回避上述步骤，可在温和的条件下、使用普通的设备即可有效软化海藻，成功酶解获得80%左右的酶解率，真正推动海藻酶解工厂化的进程。

10、销售级：第一笔销售收入到账

市场状况

市场分析

商业模式

营销状况

该成果应对竞争的核心资源为酶解技术和海藻软化技术，目前市场上该工艺技术及其相应产品尚属发展初期阶段，我单位研发的成果市场占有率较高；该产品利润率高，如作为肥料开发应用，利润率在40%以上；如作为饲料添加剂及食品保健品开发引用，目前利润率可达100%以上。
该产品应用广泛，在国内目前以海藻肥市场最为成熟，国际上海藻提取物开发的肥料、饲料添加剂、食品调味品及保健品等已有多年历史，国内该领域有较大的开发和发展空间。

该成果原材料海带在我国资源丰富，海带养殖企业历史悠久、产量稳定，保证了原材料供应的稳定性；目前海带下游应用中深加工产品技术缺乏，酶解技术的攻克可有效推进海带深加工的发展。
目前国内海藻提取液下游应用中以海藻肥最为成熟，而传统海藻肥以化学法生产工艺为主，但多为中低端产品，高端市场基本被国外进口产品垄断，也多为化学法产品，同时化学法产品在应用上有一定的限制性（黑色污染果面等），市场对酶解法产品的期盼已久。下游客户需求迫切。

以海藻肥市场为例，因有传统化学法产品的稳定市场存在，新产品一定程度和老产品有竞争关系，可凭借其质优价廉、绿色环保逐步替代老产品；产品定价以传统产品价格为依据，稍高于传统产品，销售渠道、产品推广模式可沿用传统产品模式，以传统产品应用受限市场为重点推广区域；目前一部分传统化学法产品生产和销售客户已开始推广试用新产品。

转化需求状况

拟采取的转化方式：

合作研发；技术转让；技术许可

资金需求额：

20-100万元

应用推广已投入情况：

约6万元

融资用途：

产品研发

管理团队状况

公司治理结构

公司管理结构