[01010807]油脂工业新酶挖掘及其生物转化关键技术

中国油脂工业面临对传统油脂加工技术升级的迫切需求和新型功能脂质研发的机遇与挑战。酶生物转化技术是解决上述问题的有效途径。现状是：所用酶制剂严重依赖进口，自主研发能力严重不足；缺乏酶生物转化关键技术，无法产业化。实现新酶发现、高效制备、酶制剂应用等关键技术突破是改变现状的有效途径。如何高效筛选获得油脂加工用酶、实现酶高效表达和稳态化、提升非均相反应体系下酶的催化效率，是亟需解决的技术难点。 针对上述背景与难点，该发明开展了：(1)油脂工业专用新酶的高效挖掘、制备与稳态化基础理论与技术研发；(2)酶制剂催化油脂生物转化关键技术研发；(3)产业化示范：酶法脱胶、酶法制备多不饱和脂肪酸甘油酯(PUFA-甘油三酯)。主要发明点有：1.基础理论创新(1)新酶发现、结构与功能关系：获得偏甘油酯脂肪酶：SMG1，MgMDL2及PCL、耐高温酶：MAS1，Lip及PfGDPD、低温脂肪酶：MAJ1，CaLip5共8种油脂工业用新酶；首次解析了SMG1、MgMDL2、PCL、MAS1、AOL和GMGL的晶体结构；揭示了3种催化新机制；进行酶理性改造，获得更适合应用的酶蛋白；(2)酶分子生物保护剂的发现及其作用机制：首次解析小热激蛋白sHsp20.1的晶体结构，并揭示了其保护作用机制。解答了其如何与酶相互作用从而实现对酶热失活保护作用这一长期悬而未解的基础科学难题；(3)酶催化高效反应体系的建立与机制：设计并建立新型三液相高效催化体系，比传统体系催化效率提高约20％。相关机制的解析对后续“胶体级分散”技术发明具有重大指导意义，为突破非均相体系酶催化共性关键技术提供理论指导。 技术发明创新：(1)建立“基于组学-实效筛选-蛋白结构与分子设计”的新酶高效挖掘集成创新技术体系：使新酶研发周期缩短为1-2个月，准确率可达到90％；(2)建立以实际应用需求为导向的酶制剂高效与安全制造集成创新技术体系：开发出分子伴侣共表达的毕赤酵母异源蛋白高效表达技术，使表达量提升近2倍；发明组成型黑曲霉异源蛋白高效表达技术，降低生产成本的同时，实现酶蛋白食品级安全生产；(3)突破“酶稳定性-油水界面-产物分离”高效催化核心共性技术：发明“胶体级分散”技术和“酶制剂稳态化”技术，有效增大反应界面、强化反应传质、提高酶反应稳定性，解决工业化过程中“非均相”酶催化反应效率低下的共性技术难题。 技术产业化示范创新：(1)建成800吨/天的酶法脱胶生产线，实现节能30％、废水排放减少50％、油脂精炼得率提升约0.8％；(2)建立国内第一条甘油酯型PUFA产品的全酶法生产线，开发出10种产品，产品获得欧盟ω-3安全认证。该发明授权专利20件，发表SCI论文57篇。近3年新增销售额38.7亿元。该发明整体技术经鉴定评价达到国际先进水平，环境和社会效益巨大。