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1、课题来源及背景 2006年度国家科技部863计划现代农业技术领域专题、课题立项。立项名称：“谷氨酸制备r-氨基丁酸连续催化耦联分离技术”。课题编号：2006AA10Z309课题起止年限2006年1月至2010年11月。该课题于2011年5月9日经过科技部验收。《国家高技术研究发展计划（863计划）课题验收结论书》编号为：200600410610220，验收结论经课题财务验收核定，该课题通过验收。同意该课题通过验收。 我国甘薯加工业以传统的淀粉、粉皮、粉条加工占主导，资源消耗大、生产粗放、产品附加值低，产业链条需完善，随着资源和环境约束加大，产业转型升级迫在眉睫。近年来，甘薯独特的保健作用正引起国内外农业和医学界的重视，面向大健康产业，利用“低碳、生态”的现代高新技术手段和方法，在传统甘薯淀粉生产基础上开发保健功能产品是甘薯产业转型升级的主要出路。2009年，中国卫生部批准γ-氨基丁酸为新资源食品，其作为保健功能食品添加剂具有广阔市场前景。甘薯淀粉生物发酵生产γ-氨基丁酸可大大提高产品附加值，实现甘薯加工产业升级转型。但是，目前生物法生产γ-氨基丁酸存在菌种转化效率低下，后期产品分离纯化工艺复杂，产品纯度不高等问题，限制了其产业化开发。 本项目正是基于山东水晶生物科技股份有限公司的技术需求和中国农业大学、农业部规划设计研究院的技术优势，依托国家“863”科技计划研究成果，根据当地甘薯加工产业现状，从源头选育驯化优势菌株，开发独特分离纯化结晶工艺，设计专有催化耦合分离生产设备，并研发终端特殊保健功效产品，成功实现当地甘薯加工产业的转型升级。 2、技术原理及性能指标 利用微生物或微生物产生的所产生的谷氨酸霉进行生物转化，用特定柱反应器解决转化过程中产生的二氧化碳气体问题，并形成了连续转化过程，通过钝化处理工艺与连续催化过程的产物相偶联，实现反应与分离一体化，是整个转化达到最大产量，并获得高成就产品。 筛选培育出高产谷氨酸脱羧酶短乳杆菌菌株，优化发酵培养基组成，确定最适培养条件：温度33℃，初始pH值为6，接种量4%，种龄18-22h，分子转化率达到98%；优选确定用于吸附γ-氨基丁酸的离子交换的树脂为H型强酸性阳离子交换树脂，γ-氨基丁酸洗脱液为2 mol/L的氨水，95 %乙醇结晶，产品收录可达90%，γ-氨基丁酸结晶纯度达到96.5%以上；放大发酵试验实现谷氨酸到GABA的规模化生产，谷氨酸到GABA转化率高达98%，反应时间可缩短至小试时间的1/3。 3、技术的创造性与先进性 （1）筛选培育出高产谷氨酸脱羧酶短乳杆菌菌株，从源头提高生物转化效率和产品安全性，提高分子转化率。 （2）创新了γ-氨基丁酸分离、纯化与结晶工艺，提高产品收率和纯度，简化生产工艺过程。 （3）创新了固定化谷氨酸脱羧酶的连续催化偶联分离反应工艺，从设备上实现γ-氨基丁酸连续化生产，提高生产效率，大大降低生产成本。 （4）解决放大生产关键技术问题，实现γ-氨基丁酸量化生产，开发了含γ-氨基丁酸的功能性终端产品，实现产品效益最大化。 4、技术的成熟程度，适用范围、安全性 提供合适的转化条件和生物活性酶，无有害物质产生，公益流程消耗的物质和能量小，减少污染，节省了自然资源，保护生态环境。 技术方案诚实可靠，工艺路线合理先进。经过析致通标技术检测（北京）有限公司的检测结果，完全达到技术性能要求。 该成果将甘薯淀粉转化为高附加值的新资源食品γ-氨基丁酸，并以此为基础，通过终端产品的研发和市场的推广，广泛用于食品、医药、化妆品、保健品等行业。 5、应用情况 至2013年1月规模化生产以来，γ-氨基丁酸与中草药提取物复配开发具有助眠功效固体饮料产品，利用该物质持水性和抗氧化特性，开发面膜产品；将该产品成分引入添加到酵素饮料，开发具有独特风味和功效的新饮品。以上3种产品已申请国家发明专利号，《一种助眠保健品及制备方法》（申请号：201610391412.1 ），《一种含咖玛氨基丁酸的面膜》（申请号：201610391413.6），《一种含咖玛氨基丁酸口服液》（申请号：201610391411.7）.通过终端产品的研发和市场推广，大大提升了产品效益，实现了产业的转型升级。山东京泉生物科技有限公司利用γ-氨基丁酸制备的酵素饮料、青岛威鲁克国际贸易有限公司利用γ-氨基丁酸添加剂用于减压剂产品、青岛青扬恒远国际贸易有限公司利用γ-氨基丁酸制备镇静剂、韩国美（FACE）公司利用γ-氨基丁酸添加于面膜，经以上主要客户使用，反映良好。 公司在推广应用的前提下，继续优化菌种性能，进一步提高霉活活力。 6、该成果未获得其他奖励。 7、成果简介可以向社会公开。