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生物防腐保鲜剂规模化制备关键技术及应用

花匠小妙招
2025-05-09 21:07

生物防腐保鲜剂，指通过生物培养、提取和分离技术获得的，具有抑制和杀灭微生物作用的一类高效防腐保鲜剂。这类产品包括纳他霉素、乳酸链球菌素、普鲁兰多糖、聚赖氨酸等。与传统化学防腐保鲜剂相比，生物防腐剂具有绿色、高效、安全无毒、抗菌谱广等优点，是近年来国内外倡导和大力推广的新型产品。

然而，生物防腐保鲜剂的制备过程中普遍存在一些难题，如产量低、收率低、纯度低、能耗高、工艺繁琐等，这些因素导致生产成本偏高，难以实现大规模应用。

针对这些问题，本项目通过以下关键技术，实现了发酵产率的大幅提高和生产成本的降低，并对原料进行了复配，扩大了其使用范围：

生产菌株的基因工程改造及代谢调控：

建立了乳酸菌、链霉菌、出芽短梗霉三类不同微生物的高效分子改造平台。通过增加关键合成酶基因及正调控基因拷贝数、敲除抑制合成基因或引入透明颤菌血红蛋白vgb基因等方式，获得高产基因工程菌株。产量提高50%以上，降低能耗30%以上。

发酵控制：

建立pH反馈控制工艺及细胞代谢调控策略。有效消除补料延迟及过补现象，消除产物反馈抑制。发酵产量提高20%以上。

提取和精制：

针对乳酸链球菌素、普鲁兰多糖等聚合物产品，引入先进膜处理系统，收率提高20%以上。针对纳他霉素大环内酯抗生素类产品，用乙醇替代甲醇、异丙醇等有毒溶剂，对废液进行二次回收工艺，收率提高30%以上。对发酵废液进行再利用，开发“废液制饲”、“废液制沼”工艺，节能40%以上，减排40%以上。

原料复配及应用开发：

针对食品、药品和化妆品等不同产品，设计不同的配方，并研究防腐保鲜效果。开发了在果蔬、肉类、水产品、低乳糖酸奶及低聚木糖等产品中的新应用，显著扩宽了产品应用领域，提高了国际竞争力。

本项目由山东省药学科学院与山东福瑞达医药集团公司及其子公司（山东福瑞达生物科技有限公司、山东省生物医药科学院）、山东大学产学研合作完成。其中，山东省药学科学院负责生产菌株的基因工程改造及发酵精制工艺优化；山东福瑞达生物科技有限公司负责原料中试及规模化制备；山东福瑞达医药集团公司负责原料复配及终端产品开发。

项目成果在上海淼森、土耳其plato、北京东方瑞德、山东金锣、国家农产品物流中心等企业应用，三年累计新增营业收入112400余万元，经济效益、社会效益和环境效益显著。项目已获3项授权发明专利，发表SCI学术论文5篇。产品经检测符合国家相关标准，组织鉴定科技成果3项，均为国际先进水平。相关成果获市级科技进步奖一等奖2次，二等奖1次，成功获批山东省生物防腐剂工程研究中心。