γ-聚麩氨酸
在2004年11月8日—9日的東西方 食品高層論壇會(huì)上,臺(tái)灣大學(xué)食品科技研究所孫璐西教授指出,臺(tái)灣味丹公司已開發(fā)了γ-聚麩氨酸(γ-polyglutamicacidγ-PGA,即γ-聚谷氨酸。
它是由微生物或酵素將麩酸聚合而成,是一種生物可降解物質(zhì)。γ-聚谷氨酸具有**的高吸水性和保濕性,可增強(qiáng)人體對(duì)維生素及礦物質(zhì)的吸收,可用于醫(yī)藥、功能保健食品和飲料。
γ-聚谷氨酸還有抗菌抗氧化活性。研究指出,由于γ-聚谷氨酸既有羧基又有氨基,所以具有左右旋光性。在不同的pH條件下,γ-聚谷氨酸形成不同的結(jié)構(gòu)和性能。在pH為2—3時(shí),γ-聚谷氨酸呈螺旋結(jié)構(gòu)。在人體中γ-聚谷氨酸能降解為谷氨酸被吸收,但十分緩慢,有些像膳食纖維的性能。
腺苷
腺苷具有快速顯著的冠狀動(dòng)脈擴(kuò)張作用和介導(dǎo)缺血預(yù)適應(yīng)等心臟保護(hù)作用。是美國FDA批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)復(fù)發(fā)室性心動(dòng)過速(PSVT的藥物,已成為急診處理快速心律失常的常規(guī)用藥。目前美國每年腺苷銷售額約3000萬美元。
此外腺苷還是阿糖腺苷、ATP(三磷酸腺苷、環(huán)腺酸苷的原料。僅ATP年需150噸,市場(chǎng)價(jià)每噸100萬美元。目前國內(nèi)腺苷市場(chǎng)價(jià)每噸60—70萬元。國內(nèi)用葡萄糖原料生產(chǎn)的腺苷成本在35—40萬元人民幣。腺苷生產(chǎn)方法主要有:
1.以枯草芽孢桿菌為出發(fā)菌株, 發(fā)酵培養(yǎng)基為葡萄糖、玉米漿、酵母粉等。此方法為日本Haneda等發(fā)明。國內(nèi)有幾家單位在試驗(yàn),尚不成熟。
2.高核酸酵母制取核糖核酸(RNA,酶解得到磷酸腺苷,脫磷酸根制取腺苷。這是我國過去采用的生產(chǎn)方法。
3.以肌苷為原料通過酰化、氯化和氨解合成腺苷,總收率為50%—60%。由于我國肌苷有較成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),成本可下降到5萬元以下,目前肌苷大量出口。此方法是有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的方法之一,目前已進(jìn)入試生產(chǎn)階段,是國內(nèi)腺苷主要的生產(chǎn)方法。
國際上以糖質(zhì)原料生產(chǎn)腺苷的成本*低,日本旭化成的成本可能為10萬日元。
秸稈
美國把纖維廢料制取乙醇作為可再生能源戰(zhàn)略的重要項(xiàng)目。美國能源部、國家再生能源實(shí)驗(yàn)室、國際GENENCOR、NOVOZYMES總投資超過3000萬元,進(jìn)行包括降低成本的纖維素水解酶的開發(fā)。玉米秸是纖維原料的**。
美國能源部和諾維信合作,資助1480萬美元,研究把玉米秸酶解成糖,再發(fā)酵制取酒精。經(jīng)三年努力,其關(guān)鍵技術(shù)纖維素酶有了突破,從玉米秸酶解生產(chǎn)1加侖燃料酒精的纖維素酶成本從5美元降至50美分。他們計(jì)劃再經(jīng)過兩年努力,使每生產(chǎn)1加侖燃料酒精的纖維素酶成本降至10美分。這時(shí)纖維素酶就不再是發(fā)展玉米秸水解燃料酒精的制約因素了。
此外,美國國際生物能公司發(fā)明了把秸稈中5碳糖發(fā)酵成乙醇的重組大腸桿菌,同時(shí)重組大腸桿菌還產(chǎn)生水解秸稈纖維素的纖維素酶,因此為成功利用玉米秸和城市固體廢物生產(chǎn)廉價(jià)酒精開拓了新途徑。
我國是農(nóng)業(yè)大國,大量糧油作物的秸稈成了無人收購、無處存放的垃圾。很多地方農(nóng)民將秸稈堆在地頭、路邊,一燒了之。國家正在為“三農(nóng)”問題立項(xiàng),征集秸稈處理的*佳途徑,發(fā)酵工業(yè)也應(yīng)為此做點(diǎn)工作。
**可考慮用植物纖維廢料生產(chǎn)酒精,要研制能降解植物纖維的α-纖維素降解酶,從纖維素獲得葡萄糖,同時(shí)研究預(yù)處理植物纖維的方案,為用酶法代替酸法水解植物纖維廢料生產(chǎn)酒精創(chuàng)造條件。
日本已經(jīng)完成了從720公斤蔗渣中制取200升酒精的中試。我國甘蔗制糖每年有600多萬噸蔗渣,如用來造紙也要分篩出蔗髓200多萬噸,這是已經(jīng)集中的資源。全國農(nóng)作物秸稈達(dá)7億噸,是需要大力開發(fā)的資源。
其次也應(yīng)研究利用半纖維素發(fā)酵制酒精。因半纖維素容易水解成五碳糖和少量六碳糖,國外報(bào)道,利用特殊的酵母菌可使木糖發(fā)酵成酒精,也可以使木糖轉(zhuǎn)換成木酮糖再用普通酵母發(fā)酵成酒精。
國內(nèi)報(bào)道,稻草半纖維素水解液,用假絲酵母發(fā)酵,每克水解液中的還原物可獲得0.37—0.45克的酒精,即對(duì)糖得率37%—45%;玉米秸稀硫酸水解液,用奧默畢赤氏酵母發(fā)酵,溫度36℃,時(shí)間60小時(shí),通風(fēng)量0.08g/l,起始還原糖74g/l,乙醇產(chǎn)率為0.327g/g。
植物廢料半纖維素水解得率一般為20%—25%,玉米芯達(dá)35%,即每噸植物纖維廢料半纖維素水解后,可獲得原料數(shù)量10%—15%的酒精,殘余的纖維可經(jīng)熱壓制成纖維板。
生物降解材料
用淀粉質(zhì)原料經(jīng)發(fā)酵生成的高分子量的微生物多糖短梗霉多糖,具有很好的成膜性,能作為食品、藥品的可食用包裝,能代謝;微生物發(fā)酵制取的聚羥基烷酸PHA和聚乙烯、聚丙烯性質(zhì)相近,能拉絲、壓模、注塑,是一種可替代塑料包裝材料的生物降解材料。以上兩種用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)的可替代塑料薄膜的材料,均已取得科研成果,但均因成本過高,至今未有商品生產(chǎn)。
據(jù)國外報(bào)道,真正的生物降解材料2002年全世界產(chǎn)量?jī)H4萬噸。中國生物分解材料工作組(BMG宣布,我國2003年生產(chǎn)的生物可降解材料僅1萬噸。國內(nèi)淀粉基降解塑料有幾十家,年產(chǎn)10萬噸左右。大量的是用聚乙烯和淀粉復(fù)合(淀粉原料50%左右淀粉基可崩解材料,并非全降解材料。因此采用可再生的淀粉質(zhì)原料,通過變性或發(fā)酵制取新的合成物,是國內(nèi)外生物可降解材料的研發(fā)重點(diǎn)。其中值得注意的是聚乳酸PLA,因其和化學(xué)合成物比,具有獨(dú)特優(yōu)異的性能。
生物可降解塑料各國已有很多專利。美國嘉吉和陶化學(xué)公司的合資企業(yè)CDP,2001年完成聚乳酸PLA6000噸中試,2002年開始建設(shè)年產(chǎn)14萬噸產(chǎn)品的項(xiàng)目,現(xiàn)已形成生產(chǎn)能力。目前每噸生產(chǎn)成本降到1500美元。CDP已將其用于礦泉水瓶。
美國Collegefarm糖果公司開始采用CDP的PLA作環(huán)境友好包裝材料,在高速扭結(jié)包裝設(shè)備中有一套采用該材料,能力為1300塊/分鐘。用PLA包裝的糖果透明性、扭結(jié)性、印刷性均良好,且阻隔性好,能保持糖果的香氣。本島津、三井、油墨公司都擁有500—1000t/a裝置,并均計(jì)劃擴(kuò)建。
德國EmsInventa-Fischer公司在德國東部建一家年產(chǎn)3000噸的PLA示范工廠,成本為2.2歐元/kg,用于食品包裝袋和包裝盒,計(jì)劃擴(kuò)建至2.5萬噸,建設(shè)期18個(gè)月。下一步計(jì)劃建年產(chǎn)10萬噸PLA的裝置,預(yù)期成本降至1.25歐元/kg。德國Treo?fan開發(fā)了一種聚乳酸鍍金屬膜,具有高阻隔性,適用于包裝各種含有香氣的奶油、干酪及高油食品。其氧透過率僅為未涂金屬的1/12,高于鍍金屬玻璃紙。
應(yīng)該指出,在我國目前用乳酸生產(chǎn)聚乳酸PLA,因其原料成本高,每噸DL-乳酸約1000美元,每噸L-乳酸的價(jià)格在2000美元。因此國內(nèi)試制能用于可降解纖維、可降解塑料的聚乳酸PLA,價(jià)格將是高昂的。因此用價(jià)格低廉的淀粉(每噸1800元為初始原料,開發(fā)可降解包裝材料,備受國內(nèi)外關(guān)注。
幾年前,國內(nèi)用淀粉經(jīng)改性制取的可降解材料能用于農(nóng)業(yè)育種杯,工業(yè)上用于餐盒及小型包裝盒,國內(nèi)也有小批量生產(chǎn)。*近上海綠潔包裝公司生產(chǎn)的玉米淀粉餐具,在-30—120℃不變形、不起皺、不滲漏,且價(jià)格適中。經(jīng)上海技術(shù)監(jiān)督部門鑒定,其可降解性、外觀、衛(wèi)生健康保障等方面均符合國家有關(guān)規(guī)定。目前發(fā)泡聚苯乙烯餐盒年消費(fèi)100億只以上,淀粉原料開發(fā)食品餐盒和包裝材料,具有廣闊的發(fā)展前景。
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