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酵母核苷酸生物制造技术:为奶粉添加“免疫力”
2019-08-26 来源:中国化工报 点击
关键词:核苷酸  

  母乳与婴幼儿奶粉的重要区别在于,母乳含有可以提高婴幼儿抵抗力的有效免疫物质,如果在奶粉中能够添加这种免疫物质,让其更接近母乳,那么吐奶、消化不良、腹泻等婴幼儿奶粉引发的问题也就有解了。南京工业大学生物与制药工程学院应汉杰教授主持完成的酵母核苷酸的生物制造关键技术突破及产业高端应用项目实现了这一目标,因此获得2015年度国家技术发明一等奖。全球添加核苷酸的高端奶粉中,每4罐就有1罐使用了该产品。

  5'-核苷酸是组成RNA的基本单元。大量研究发现,组成RNA的4个核苷酸具有促进生物生长发育等功效,是婴幼儿奶粉配方的重要成分。为此欧美等国相继开发含有核苷酸的婴幼儿配方奶粉;我国在2005年正式推荐在婴幼儿奶粉中添加核苷酸,此后10年间用量增长了10倍。

  据应汉杰介绍,核苷酸的生产方法有化学合成法和RNA酶解法两种。西方发达国家如美国食品化学品法典明确规定,婴幼儿食品中添加的核苷酸必须来自酵母RNA的水解物。而从酵母RNA水解生产核苷酸所涉及到的技术难度极大,几十年来国内外生产核苷酸的生产线大部分均因技术、质量、成本、环保等问题被关停。

  “生产核苷酸的技术难点主要有三方面:一是现有技术水解RNA核苷酸得率低、酶解液杂质含量高,给后分离带来巨大压力;二是缺乏高效分离物化性质极其相近的4个核苷酸的介质及相关工艺;三是原料RNA中的杂质多,给后分离带来难度。”应汉杰解释说。

  应汉杰研发团队经过12年的攻关,在核心关键技术上取得重大突破。针对核苷酸的生产技术难点,他们发明了高产核酸酶P1的菌株并首创了具有自增值、自修复功能的固定化连续产酶的新技术,解决了核酸酶P1活性低、杂酶多的问题。采用该技术生产的酶活性与国际知名酶制剂公司产品相比提高近2.3倍,得率明显提升,达到90%左右,杂质减少10%~15%,明显减轻了后分离的压力。

  根据4个核苷酸的理化特性,他们设计了新的分离介质,首次用一次树脂分离实现了4个核苷酸的高收率和高纯度稳定分离,发明了反应-结晶与醇析和盐析的复合结晶新体系及其装备,产品质量明显改善,工艺流程大大缩短。

  他们还发明了高核酵母选育技术,解决了酵母中RNA含量低的问题,首创了胞内核酸定向提取的组合新技术,解决了核酸纯度低的问题,糖耗较其他技术下降17%,污染物排放下降68%,达到了文献报道的最高水平。

  该项目开发过程中,共申请专利20项,授权发明专利11项,并且通过了中国、美国、瑞士等国内外权威机构的认证,曾获中国石化联合会技术发明一等奖和江苏省科学技术一等奖等奖项。

  添加该项目生产的酵母核苷酸的奶粉国内市场占有率达70%;项目生产的核苷酸产品也已大量进入欧美等国际知名公司,全球每4罐添加核苷酸的高端奶粉中就有1罐使用该产品,提升了我国食品添加剂行业的国际形象。

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