1、國家產業升級和結構調整專項工程基因重組葡萄糖異構酶工程產業化工程資金申請報告工程名稱：基因重組葡萄糖異構酶工程產業化工程資金申請報工程建設單位：廣西壯族自治區南寧市天宇技術建設地址：廣西壯族自治區南寧市摩森咨詢有限責任公司聯系人：吉昌達措阿沛阿旺晉美申報日期：二一三年一月二十日基因重組葡萄糖異構酶工程產業化工程資金申請報告目錄第章總 論 錯誤！未定義書簽.1.1工程概況錯誤！未定義書簽.1.2可行性研究報告的范圍與依據錯誤！未定義書簽.1.3主要建設內容及規模錯誤！未定義書簽.1.4 研究結論錯誤！未定義書簽.1.5主要技術經濟指標錯誤！未定義書簽.第二章工程建設背景及必要性 錯誤！未定義書簽

2、.2.1工程建設背景 錯誤！未定義書簽.2.2工程建設必要性錯誤！未定義書簽.第三章產品開展現狀與市場需求預測 錯誤！未定義書簽.3.1產品開展現狀 錯誤！未定義書簽.3.2市場需求預測錯誤！未定義書簽.第四章工程選址及建設條件 錯誤！未定義書簽.4.1工程選址 錯誤！未定義書簽.4.2 建設條件錯誤！未定義書簽.第五章建設內容及產品方案 錯誤！未定義書簽.5.1 主要建設內容 錯誤！未定義書簽.5.2 產品方案及規模錯誤！未定義書簽.5.3主要設備方案錯誤！未定義書簽.5.4 土建工程錯誤！未定義書簽.5.5主要原材料、動力消耗指標 錯誤！未定義書簽.5.6 公用輔助設施錯誤！未定義書簽.第

3、六章環境保護錯誤！未定義書簽.6.1采用的環境保護標準錯誤！未定義書簽.6.2設計原那么錯誤！未定義書簽.6.3工程所在地的環境和生態現狀錯誤！未定義書簽.6.4 主要污染及污染物錯誤！未定義書簽.6.5 “三廢及噪聲治理方案錯誤！未定義書簽.第七章節能分析錯誤！未定義書簽.7.1用能標準和標準錯誤！未定義書簽.7.2 能源消耗錯誤！未定義書簽.7.3 節能舉措錯誤！未定義書簽.第八章職業平安衛生與消防錯誤！未定義書簽.8.1設計的主要依據 錯誤！未定義書簽.8.2 職業平安舉措錯誤！未定義書簽.8.3 衛生平安防護舉措錯誤！未定義書簽.8.4 消防舉措錯誤！未定義書簽.8.5 工業衛生舉措錯

4、誤！未定義書簽.第九章工程實施進度 錯誤！未定義書簽.9.1 工程進度方案建議 錯誤！未定義書簽.9.2 工程實施進度方案 錯誤！未定義書簽.9.3 工程招標方案 錯誤！未定義書簽.第十章企業組織與勞動定員錯誤！未定義書簽.10.1企業組織架構及工作制度 錯誤！未定義書簽.10.2本工程完成后的勞動定員 錯誤！未定義書簽.10.3 人員培訓及水平要求 錯誤！未定義書簽.第十一章投資估算與資金籌措錯誤！未定義書簽.11.1編制依據 錯誤！未定義書簽.11.2投資估算范圍 錯誤！未定義書簽.11.3工程投資估算 錯誤！未定義書簽.11.4資金籌措及運用方案 錯誤！未定義書簽.第十二章經濟效益評價錯

5、誤！未定義書簽.12.1財務評價計算依據 錯誤！未定義書簽.12.2本錢及本錢總費用估算錯誤！未定義書簽.12.3工程效益分析 錯誤！未定義書簽.12.4 不確定性分析錯誤！未定義書簽.12.5財務評價結論錯誤！未定義書簽.第十三章社會效益評價錯誤！未定義書簽.13.1工程對社會的影響分析 錯誤！未定義書簽.13.2工程對社會效益的影響分析 錯誤！未定義書簽.第十四章 結論與建議錯誤！未定義書簽.附表1流動資金估算表錯誤！未定義書簽.附表2原材料費用估算表錯誤！未定義書簽.附表3燃料及動力費估算表錯誤！未定義書簽.附表4工資及福利估算表錯誤！未定義書簽.附表5折舊及攤銷費用估算表錯誤！未定義書

6、簽.附表6銷售收入、銷售稅金及附加和增值稅估算表 錯誤！未定義書簽.附表7總本錢費用估算表錯誤！未定義書簽.附表8利潤與利潤分配表錯誤！未定義書簽.附表9投資現金流量表錯誤！未定義書簽.第一章工程的意義和必要性第一節國內外現狀和技術開展趨勢一、國內外現狀葡萄糖異構酶(Glucose Isomerase,簡稱GI),能將D-木 糖、D-葡萄糖、D-核糖等醛糖轉化為相應的酮糖,工業上主要用 作果葡糖漿生產的催化劑.1967年,美國首次成功的進行了葡 萄糖異構酶的工業化應用,至今國外的果葡糖漿生產業均已轉向 葡萄糖異構酶技術.由于葡萄糖異構酶結構穩定,是目前世界上公認的研究酶的催化機制、建立完整的蛋

7、白質工程技術的最好模 型之一,具有巨大的經濟價值和理論研究意義,國外投入了大量的人力、物力對葡萄糖異構酶的酶學性質、固定化工藝、基因工 程、晶體學及其蛋白質工程進行了系統的研究.如比利時的植物遺傳所、荷蘭細菌遺傳公司(Gist-brocades )、英國帝國理工學 院生物工程中央、美國加州Cetus以及Amgen公司、加拿大及日 本的一些研究機構等.國內自六十年代起已開展了葡萄糖異構酶應用于果葡糖漿 生產的研究,山東省食品發酵工業研究設計院通過誘變篩選獲得 的7號淀粉酶鏈霉菌M1033菌株,是國內在這方面最具應用價值 的工業菌株之一.目前國內外主要是通過誘變篩選等手段來獲得 生產用菌株,中國科

8、學技術大學生命科學學院是國內唯一開展葡萄糖異構酶的蛋白質工程的研究單位.自國家“八六三工程“葡 萄糖異構酶的蛋白質工程立項以來,工程組的研究人員對葡萄 糖異構酶的催化機理及其蛋白質工程進行了多年的研究和探索. 經十五年科技攻關,目前已完成葡萄糖異構酶的蛋白質工程改 造,獲得性質改進的基因重組葡萄糖異構酶；并利用基因工程方法構建高表達量的基因重組鏈霉菌工業生產菌株,獲得了具有完整自主知識產權的同源重組基因工程菌株M1033WZ其技術水平及工業應用價值在國內外處于領先水平.目前工程共獲得3項國家創造專利：“SM33GI的突變酶GIG138P及一種提升GI熱穩定 性的突變方案專利號ZL9511278

9、2.9 、“一種葡萄糖異構酶的 247位單突變體酶和138, 247位雙突變體酶及其構建方法專 利號ZL97119714.8 、“表達 M1033GI的突變酶 GIG138P的基因 工程菌株 M1033W及其構建方法專利號：ZL02143031.4,其 中“表達 M1033GI的突變酶 GIG138P的基因工程菌株 M1033W及 其構建方法已獲得PCT國際專利受理.見附件4-6、4-7、4-8、 4-9、 4-10、 4-11葡萄糖異構酶市場方面,目前我國還沒有自己的葡萄糖異構 酶生產企業,國內市場完全由丹麥諾維信公司所壟斷,其產品均 為進口分裝,目前國內市場銷售價約為 38萬元/噸.二、我

10、國酶制劑產業現狀1965年,中國第一家酶制劑專業生產企業在無錫市成立,志著中國酶制劑工業的起步,40年來,我國酶制劑產業從無到有, 至今已具有一定規模.目前我國酶制劑生產企業約100家,但均為中小型企業,現有年生產水平約40多萬噸,已實現工業化生產的酶種有20多種,主要集中在糖化酶、淀粉酶、蛋白酶等三 大類,大局部企業生產水平僅到達90年代末國際水平.我國酶制劑生產廠家主要產品大多停留在技術含量低、利潤 率低的產品上,如目前市場上 5萬單位糖化酶工廠本錢約 4400 元/噸,售價僅為4600元/噸,2000單位中溫淀粉酶工廠本錢約 7000元/噸,售價僅為8000元/噸,10萬單位蛋白酶工廠本

11、錢約 7200元/噸,售價僅為8100元/噸.同時許多工業生產急需的酶 種如葡萄糖異構酶、普魯藍酶、真菌淀粉酶、乳酸酶、溶菌酶等 又需大量從國外進口,這種情況既嚴重影響了我國酶制劑行業的 健康開展,又增加了下游生產行業的生產本錢.在當前的市場情況下,安徽 *生物技術緊抓機 遇,依托中國科學技術大學的技術優勢,生產科技含量高、技術 壁壘高的基因重組葡萄糖異構酶,并將進一步開展多種高技術含 量的酶種如普魯蘭酶、堿性蛋白酶、啤酒復合酶、真菌淀粉酶、 乳酸酶、溶菌酶等,并爭取以此帶動國內的酶制劑生產企業趕上 國外同行業水平.1991-1998年中國各類酶制劑的產量、總產量和銷售情況單位：千噸/百萬元

12、表1-11991 年1992 年1993 年1994 年1995 年1996 年1997 年1998 年a -淀粉酶11.6513.9820.0024.8830.8935.0032.0038.00糖化酶67.8274.2674.8093.44125.11160.00150.00138.00蛋白酶12.8314.9915.0227.4340.0245.0038.0040.00其它酶0.130.050.26-0.29-5.00總產量92.33100.33110.10145.92196.31240.00220.00221.00總銷售額190.18225.95250.13328.93416.73521

13、.60478.01480.002001年全國酶制劑行業重點生產企業表1-2北京市房山酶制劑總廠無錫杰能科生物工程黑龍江省肇東市酶制劑廠天津市利華酶制劑技術江蘇江陰星達生物工程山東省沂水隆大生物工程有限責任公司河北邢臺市翔宇生物工程江西豪德集團生物工程實業湖南津市市新型發酵有限責任公司廣東江門生物技術開發中央酶制劑廠宜興杰成生物工程河南省三門峽發酵廠蘇州宏達制酶張家港市金源生物化工煙臺盛元鴻生物工程山東省安丘市酶制劑廠湖南省津市鴻鷹祥生物工程鄭州市興達發酵廠河北勝利酶制劑廠無錫市協達生物制品連云港兀升實業股份赤峰紅山生物工程2000年酶制劑行業收入最大的十家主要企業表1-3公司名稱成立年份主要產

14、品無錫杰能科生物工程1993酶制劑宜興杰成生物工程公司1992淀粉酶河南省三門峽發酵廠1980糖化酶安丘市酶制劑廠1990糖化酶廣州酶制品廠1985木瓜酶江陰市星達牛物工程1995糖化酶河北省邢臺市酶制劑廠1953淀粉酶吉林省吉發集團農業開發股份糊精廠1987麥芽糊精貴陽白云銀星化工廠1999觸酶煙臺盛元鴻生物工程1999酶制劑三、技術開展趨勢從天然菌株中別離純化得到的野生型葡萄糖異構酶早已商業化,并取得了良好的經濟和社會效益,但同時存在著一定的局 限性.主要表現在葡萄糖異構酶在較高的反響溫度下穩定性不夠 理想,在異構化反響中,溫度越高直至105?110?,熱力學 平衡越趨向于果糖方向.因此,

15、通過蛋白質工程改造葡萄糖異構 酶的熱穩定性,可以提升酶促反響速度,延長酶壽命,降低生產 用酶量,增加反響平衡過程中果糖的產量.目前各國科學家都在運用蛋白質工程技術改造葡萄糖異構酶,以尋求具有優越特性并適于工業化生產的葡萄糖異構酶及高 表達菌株,使葡萄糖異構酶制劑工業從傳統的依靠野生型菌株生產開展到運用基因工程菌株生產的階段.而在這個領域,中國科學技術大學生命科學學院走在了前沿.國內外在葡萄糖異構酶的突變體構建方面存在多種突變方案,但真正通過蛋白質工程方法獲得的有效突變,僅有比利時的 Mrabet與法國、荷蘭科學家合作構建的K253R以及中國科學技術大學生命科學學院所構建的 GIG138P和GI

16、G138P-G247D等.中 國科學技術大學生命科學學院所建立的葡萄糖異構酶蛋白質工程研究系統在完整性和有效性上都到達國際先進水平,在7號淀粉酶鏈霉菌M1033菌株葡萄糖異構酶晶體結構模型的根底上,確 立了突變體的分子設計,并發現PDB所提供的橄欖色鏈霉菌葡萄糖異構酶晶體結構是錯誤的模型.第二節 對產業開展的作用與影響葡萄糖異構酶是生產果葡糖漿的催化劑.人們利用淀粉為原料,經液化、糖化、異構化等作用,生產出的含葡萄糖和果糖的混合糖漿,國內稱果葡糖漿,國外稱高果糖漿,并分為 42型、 55型和90型.其中42型果葡糖漿含糖71%、其中果糖占42%, 葡萄糖52%,低聚糖6%,甜度與蔗糖相當.果葡

17、糖漿以其風味醇厚、食用后不會引起血糖升高、抑制體內蛋白質消耗等蔗糖不可比較的優勢,正在受到世人的青睞. 尤其是果葡糖漿在人體內的代謝不需經過胰島素途徑,故糖尿病 人可以攝入果葡糖漿,這一突出優勢更使近年來果葡糖漿的消費 量年年攀升.2002年,美國果葡糖漿的消費量為1084萬噸,而我國僅為 120萬噸,遠遠低于興旺國家的水平.目前開展果葡糖漿已引起 了國務院、輕工部的重視,方案到2021年開展到330萬噸規模, 屆時對葡萄糖異構酶的需求量將到達800噸/年.果葡糖漿生產技術、尤其是酶制劑生產技術的落后是影響 其開展的主要障礙.基因重組葡萄糖異構酶工程產業化工程的實 施,對提升我國酶制劑產業化水

18、平, 推進國內食品行業的產品創 新,提升食品生產技術水平,拉動農業產業化開展,節約稀有的 土地資源,減少果葡糖漿生產的資源消耗,節省外匯資源等具有廣泛而深遠的意義.具體表達如下：一、是進行農產品深加工、增加農產品高附加值、拉動農業產業 化開展的需要長期以來由于產品深加工技術落后,我國的許多農產品加 工一直處于產品加工鏈的初端,獲得的收益與高端加工相比有巨 大的懸殊.利用本工程產品可以進行玉米等農產品的深加工,生產附加值相對較高、經濟效益顯著、人民生活需要的果葡糖漿, 實現農業的產業化開展.我國是淀粉生產的原材料大國,原料如玉米、薯干、馬鈴 薯等資源豐富,以玉米為例,年產量已達1.2億噸,居世界

19、第二位,玉米的增產為開展果葡糖漿提供了物質根底.從市場看,進入2000年以來,果葡糖漿開展形勢看好,產量攀升很快.果葡 糖漿行業的快速開展,可以解決農民增產不增收的制約瓶頸.一方面,由于玉米產區連年增產,市場供大于求,糧價下跌,為保 證農民收入國家給予大量經濟補貼；另一方面,蔗糖生產企業處于嚴重虧損的境地,生產本錢比市場售價平均每噸高2000元左右,國家為穩定農民收入、維持甘蔗的收購價,也給予蔗糖生產 企業大量補貼.這樣我國資源豐富的淀粉類農產品深加工很不 夠,農民的收入無法提升,而國家在玉米、蔗糖等農產品上都要 給予許多補貼.為了從根本上改變這種局面,我國已開始大力發展葡萄糖異構酶進行果葡糖

20、漿的生產,以滿足食品、飲料加工企業的需要,加大農產品深加工力度的同時,有效的減輕國家財政負擔.從美國的情況來看,2002年深加工消耗玉米4978.4萬噸, 果葡糖漿消耗玉米1955.8萬t,占39.28%,發酵酒精占深加工 玉米總量的38%這兩個產品就占深加工玉米總量的 77.28%,是 美國玉米深加工的主導產品,而果葡糖漿消耗的玉米量占第一 位.我國2002玉米深加工僅消耗1000萬噸,還不到玉米總產量 的10%其中果葡糖漿消耗玉米 108萬噸,占玉米深加工消耗的 10%本工程產品基因重組葡萄糖異構酶是生產果葡糖漿所必需 的酶制劑,工程的建設是進行農業產業化,實現我國全面建設小康社會的需要.

21、二、節約稀有的土地資源用淀粉生產果葡糖漿可以節省經濟作物甘蔗用地,改種經濟效益更好的農作物,利于土地資源的有效利用. 生產1噸果葡 糖漿用玉米1.7噸或山芋干1.9噸,分別需耕地4畝或2畝；而 以甘蔗生產1噸蔗糖需耕地10畝.假設年產200萬噸果葡糖漿, 以玉米計可節約耕地 1200萬畝,以山芋干計可節約 1600萬畝, 這對耕地面積日趨減少的我國來說,其意義更不可無視.三、提升果葡糖漿生產廠家的能源和資源利用率,促進其環保效、人益本工程產品投入使用后,由于提升了酶促反響溫度,使反應速度加快,增加反響平衡過程中果糖的產量,同時減少了副產物的生成,可以簡化果葡糖漿生產的后處理工藝,減少工業生產過

22、程中廢物的產生和排放, 提升能源和資源利用率.另外葡萄糖 異構酶可以重復使用,由于酶壽命的延長,降低了葡萄糖異構酶 的使用量,從而可以節約國家資源,提升果葡糖漿生產的環保效、人益.四、為國家節省外匯資源目前我國已建成投產的果葡糖漿生產規模超過100萬噸,年消耗葡萄糖異構酶約 300噸.目前國內市場上銷售的同類產品 全部由丹麥諾維信公司所壟斷,其銷售價約為38萬元/噸,即每年需占用國家1億元外匯資源.本工程建成投產后,完全可以滿 足國內市場需求量,每年可為國家節省1億元外匯資源.五、是促進我國食品工業開展的需要糖是我國食品工業的重要原料,在糖類中,果葡糖漿具有 蔗糖不可比較的優勢：味甜、本錢低、

23、風味醇厚、食用后不會引 起血糖升高、抑制體內蛋白質消耗等優點.目前“果葡糖漿熱已在全世界掀起.近幾年,世界上風 行的運動飲料多以果葡糖漿為主要配方,許多國家正以果葡糖漿取代蔗糖.在我國,2002年果葡糖漿的實際產銷量僅為 120萬 噸,遠遠低于興旺國家美國2002年果葡糖漿產量為1084萬噸 的水平.除了消費意識落后、消費習慣、價格高、固定資產投資 大、產業的生產慣性等原因外,果葡糖漿生產技術、尤其是酶制 劑生產技術的落后是影響我國果葡糖漿產業開展的主要障礙.優勢明顯、風味獨特的果葡糖漿將大力推進我國食品行業 的產品創新,引領人民的生活質量向更高的水平開展.趕超世界果葡糖漿生產和應用水平是食品

24、工業生產的重要任務之一,也是提升我國食品生產技術水平和開展工業經濟的重要舉措之一.六、是提升群眾收入和保持社會繁榮穩定的需要本工程建成后可直接為社會提供150個就業時機,工人進廠月工資及附加到達1000元以上,可大幅度提升當地群眾收入 水平,帶動當地群眾致富,推進區域經濟的協調開展,有利于維 護地區穩定、社會進步和經濟繁榮.第三節產業關聯度分析安徽*生物技術“基因重組葡萄糖異構酶工程 產業化工程實施的影響面大,與相關產業關系緊密,不可分割. 工程建成后不但自身的經濟效益顯著,并且會帶動相關行業迅速開展,獲得較好的社會效益,促進經濟開展.按產業關聯度的基 準定義內容,即前向關聯、后向關聯和旁側關

25、聯分別分析如下：一、牽動上游相關行業開展前向關聯：“基因重組葡萄糖異構酶工程產業化工程形成規模后, 涉及到所需的原輔材料及包裝材料如各類農副產品、包裝材料 及其他相關輔料等全部在國內采購,所需數量相當可觀,牽動 相關原輔材料及包裝材料產業的開展壯大,并給這些行業增加經 濟效益,為國民經濟增加了新的增長點；二、帶動下游產業開展后向關聯：生產本工程產品的發酵過程中產生的谷物糟渣可作為上佳 的畜禽養殖飼料,對推動當地畜禽養殖業的開展和提升農民經濟 收入具有很大的促進作用；三、旁側關聯：生產基因重組葡萄糖異構酶的原料主要是各類農副產品, 其下游相關聯產品果葡糖漿的生產更需要消耗大量的農副產品. 農副產

26、品的特點是量大、笨重,需要較多的運力,因此該工程的建設能夠帶動運輸業及其他效勞業的開展.圖1-1:產業關聯分析圖55第四節市場分析葡萄糖異構酶主要用于果葡糖漿的生產,依照目前的技術水平,1公斤葡萄糖異構酶可生產約 4噸果葡糖漿.由于目前國 內對葡萄糖異構酶市場沒有完備準確的調研報告可以參考,因此我們以果葡糖漿的市場情況來分析葡萄糖異構酶的市場情況.一、我國果葡糖漿開展情況雖然我國果葡糖漿研究工作起步較早,早在上世紀60中期幾乎與日本和美國等興旺國家同步開始,但由于條件不成熟,只有1976年安徽蚌埠果糖廠年產1600噸果葡糖漿的生產線效果較 好.該廠生產的飲料“黃山可樂也由于用果葡糖漿替代蔗糖做

27、 甜味劑,在市場上占有一席之地.1981年該廠又引進美國道爾公司年產萬噸果葡糖漿的生產線,到1984年建成投產.國內還有一些小規模生產廠,如北京通縣燕京果糖廠,北京房山果糖廠、 河北南和縣果糖廠等,主要是供給周圍地區食品生產廠家使用, 由于開展緩慢,遠遠不能滿足當前國內市場日益增加的需求.近年來,隨著科技的進步,人們對果葡糖漿的優越性的認 識正在提升,特別是糖尿病作為一種常見疾病正嚴重危害廣闊群 眾的身體健康,食用果葡糖漿不會增加胰島素負擔這一優點正逐 漸被群眾接受,果葡糖漿的應用范圍也更加廣闊,市場容量連年 增大.為適應這種需要,僅 2000年以來,國內就建成山東保齡寶生物技術公司、河北邢臺

28、平安糖業公司等多家十萬噸級果葡糖 漿生產線.這些生產廠的新建和投產, 為推動我國食品和飲料生 產甜味劑的開展,與國際食品生產同步奠定了根底,為我國果葡 糖漿生產趕超國際水平邁出了堅實的一步.二、果葡糖漿生產和消費的開展特點1、開展迅猛.自從1975年以來,世界果葡糖漿的產量猛 增了十八倍,從1975年的70萬噸,到2000年已增加到1334萬 噸,25年間的年遞增率達12.5 %.2、 美國果葡糖漿產量占世界總產量的70%左右.1980年 美國的年產量約 250萬噸,2002年達1084萬噸,凈增834萬噸.3、 美國果葡糖漿的消費量最多,占世界消費總量的64%.亞洲除日本和韓國以外,其他國家

29、和地區的消費較少. 在果葡糖漿的消費中又以果糖濃度55 %的第二代果葡糖漿最高,與第一代的42型之間的消費比約為3:2.4、我國果葡糖漿科研生產和消費的情況可以概括為幾句話：起步早、開展緩慢、產量相對小.2002年實際產量近120萬噸,與世界先進國家比,差距甚大,需加快開展的步伐.世界范圍內果葡糖漿迅猛開展的事實與我國開展緩慢、產量小之間的差距,揭示了我國果葡糖漿巨大的開展空間.三、制約我國果葡糖漿開展的原因1、傳統生產企業生產本錢高造成果葡糖漿銷售價格高,價 格因素是我國果葡糖漿生產和應用不能迅速開展的重要原因之 一.由于受原料價格較高、技術與治理水平落后、工程投入資金 量大等多種因素的制約

30、, 果葡糖漿價格一直居高不下, 長期徘徊 在每噸4000多元,產品缺乏市場競爭力,嚴重制約了果葡糖漿 工業的開展.果葡糖漿與蔗糖本錢比較單位：元/噸表1 4果葡糖漿價格蔗糖價格蔗糖本錢美國3700國內壟斷,高于果葡糖漿價格5550日本27272200左右1680中國42002200左右40002、對于食品廠而言,用果葡糖漿代替蔗糖還存在一些技術 改造上的困難,如現有工藝配方需適當改變； 原材料庫存設備和 運輸工具也要投資改造；還有技術人員和操作工人尚需熟悉和摸 索新材料的特性及利用方法等.我國參加 WTO以來,隨著國際市場的競爭加劇,國內玉米 價格持續走低.其原因一是美國低價優質玉米大量涌入我

31、國, 2002年為585萬噸,關稅只有1%二是玉米出口由于取消每噸 44美元的國家標貼,出口受阻；三是庫存暴滿,供大于求,這 些對果葡糖漿行業的開展是非常有利的.近年來果葡糖漿技術水平提升,企業生產規模擴大,基建投資大幅下降,加上原料玉米價格的下降,使果葡糖漿與蔗糖的比價有了優勢.玉米價 1000元/噸左右,淀粉本錢約 1500元/ 噸,果葡糖漿生產本錢僅為 3000元/噸,當前正是果葡糖漿、葡 萄糖異構酶等行業開展的有利時機.四、葡萄糖異構酶的國內外情況目前國內近二十家酶制劑企業產品中均無固相化葡萄糖異構酶,國內所使用的葡萄糖異構酶全部為丹麥諾維信公司進口產 品.根據中國輕工協會酶制劑分會提

32、供資料,我國2000-2003年上半年果葡糖漿產量平均以10%增長,預計到2005年果葡糖漿產量為160萬噸,葡萄糖異構酶需求量將到達400噸.近年果葡糖漿、葡萄糖異構酶銷售量、需求量及未來年度預測單位：萬噸 表1 52000 年2001 年2002 年2003 年2005 年預計2021 年方案果葡糖漿90100120130160330葡萄糖異構酶220250300320400800丹麥諾維信公司在中國投資成立的諾維信中國投資有限公司是中國生物技術領域較大的外商投資公司.諾維信中國投資目前在中國擁有諾維信 中國生物技術 和諾維信沈陽生物加工兩家全資生產子公司及一家 合資公司.該公司的酶制劑產

33、品廣泛應用于淀粉、果蔬汁、啤酒、 酒精、功能食品等行業,其產品在中國工業酶制劑市場占有較大 的份額.丹麥諾維信公司酶制劑產品售價昂貴,一定程度上侵害了中國發酵生產企業的利益, 其葡萄糖異構酶目前壟斷國內及亞 洲周邊市場,其銷售價約為 38萬元/噸.安徽*生物技術“基因重組葡萄糖異構酶產 品的市場優勢主要表達在以下幾個方面：1、基因重組葡萄糖異構酶的熱穩定性高于目前市場上的同 類產品,降低了果葡糖漿生產廠家的生產本錢；2、擁有中國科學技術大學及國家“八六三工程的雙重品 牌優勢；3、產品具備高科技含量,擁有完整的自主知識產權；4、利用阜陽廉價的原材料及勞動力,產品具備價格優勢.五、市場預測果葡糖漿

34、的諸多優點使其應用前景十分廣闊,尤其是飲料、糕點等食品工業的理想用糖.國際市場方面,果葡糖漿在西方國家已被廣泛使用,可口 可樂、百事可樂等跨國飲料公司在國外大都使用果葡糖漿替代蔗 糖作為甜味劑.目前,美國果葡糖漿的消費量已超過蔗糖的消費 量,2002年果葡糖漿消耗量為1084萬噸,而同年蔗糖消耗量僅 為690萬噸；在西歐興旺國家,果葡糖漿使用量已超過蔗糖使用 量的50%在亞洲,日本、臺灣和韓國果葡糖漿的生產和消費也 在以較快的速度增加.據美國Miles公司統計,全世界果葡糖漿產量和葡萄糖異 構酶的銷售額逐年上升, 2002年葡萄糖異構酶的銷售量約為 3000噸,銷售額到達1億5千萬美元.我國食

35、糖缺乏,每年要花數億美元進口.盡管這樣,人均 食糖僅8公斤,不及興旺國家的1/8,僅為世界人均食糖1/4左 右見表1-3 .在糖類中,果葡糖漿具有蔗糖不可比較的優勢： 味甜、本錢低、風味醇厚、食用后不會引起血糖升高、抑制體內 蛋白質消耗、低熱量、易吸收、好消化等優點.目前我國制糖業 的落后嚴重影響著食品工業的開展,趕超世界果葡糖漿生產和應用水平是食品工業生產的重要任務之一,也是提升我國食品生產技術水平和開展工業經濟的重要舉措之一.因此開展果葡糖漿生產已引起了國務院及輕工部的重視,方案到2021年我國將要達到年產果葡糖漿330萬噸規模,這將為葡萄糖異構酶的市場提供 廣闊的開展前景.2002韓、日

36、、美、中淀粉糖消費情況表1 6國家淀粉糖果葡糖漿蔗糖產量萬噸人均消耗KG/ 人產量萬噸人均消耗KG/ 人人均消耗KG/ 人韓國9019481018日本22618110924美國14185110843920中國1601.41201.16.5果葡糖漿廣泛應用于飲料、糕點、罐頭、乳品等食品行業,其中飲料行業占有相當大的比例,如美國到達70%我國飲料工業起步較晚,但近年來開展十分迅速,銷售額達400多億,全國飲料總產量保持持續增長,1980年缺乏30萬噸,1990年猛增到 330萬噸,到2000年為1491萬噸,20年增長50多倍,平均年 增長速度為21.8%,進入2001年到達1669萬噸,比200

37、0增長 11.94%,繼續保持兩位數的增長速度,是食品工業開展最快的行業之一.依照國際慣例,稱之為果汁型飲料的飲品,其果糖含量必須在11.7%以上,目前國內以“農夫果園、“健力寶為代表的 大型飲料生產企業,均開始在飲料中添加果葡糖漿.近幾年國內飲料實際產量及預測表1 780年90年2000 年2001 年2002 年2003 年2005 年預計軟飲料產量3033014911669242527883688其中：含糖飲料1000121513971847由以上數據及分析可以看出,由于國內果葡糖漿市場的迅猛成長,帶動葡萄糖異構酶的銷量年年攀升,目前國內葡萄糖異構酶的年消耗量約在300噸左右,并以每年1

38、0%的速度遞增,預計到本工程建成投產時,市場年需求量將超過400噸六、市場開發情況目前安徽*生物技術已與蚌埠明星果糖有限責 任公司原蚌埠果糖廠、安徽豐原集團等企業進行了 良好的溝通及合作,并初步達成基因重組葡萄糖異構酶的購置及 使用意向附件4-5 .同時,世界上最大的果葡糖漿生產廠家美國嘉吉Gargill 公司也對*公司的基因重組葡萄糖異構酶產品產生濃厚的興趣, 近期正與*公司接洽,希望成為其合作伙伴及該產品在美國的銷 售總代理.七、結論由以上分析可見,基因重組葡萄糖異構酶工程具有十分廣闊的市場前景.本工程建成投產后,可年產葡萄糖異構酶 300噸, 根本可滿足國內市場的需求量, 待產品市場逐步

39、翻開后,完全有 水平覆蓋亞洲周邊市場并出口歐美市場.第二章工程的技術根底固定化葡萄糖異構酶是生產果葡糖漿的生物催化劑.葡萄 糖異構酶GI又稱木糖異構酶Xyl EC 531.5,能將D- 木糖、D-葡萄糖、D-核糖等醛糖轉化為相應的酮糖.因葡萄糖異 構酶結構穩定,是國際上公認的研究酶的催化機制及建立蛋白質 工程技術的最好模型之一. 工業上,葡萄糖異構酶是大規模從淀 粉制備果葡糖漿的關鍵酶. 隨著我國食品工業的迅速開展,果葡糖漿在國內的市場增長迅猛, 對葡萄糖異構酶的需求也在不斷增 加.由于其重要的經濟價值和理論研究意義,美國、日本、英國、法國、比利時、荷蘭等興旺國家對該酶的性質、固定化工藝、基

40、因工程、晶體學以及蛋白質工程等進行了廣泛深入的研究.本工程主要技術原理為：利用基因工程技術改造已獲得的 7 號淀粉酶鏈霉菌 M1033的葡萄糖異構酶結構基因,通過基因突變 的方法改變葡萄糖異構酶的熱穩定性,采取基因敲除和基因臵換 的方法對7號淀粉酶鏈霉菌M1033的染色體進行改造引入優勢突 變位點,獲得性能改進、穩定遺傳的適于工業化生產的基因工程 菌株,從而應用于葡萄糖異構酶的大規模生產.國內自六十年代起已開展了葡萄糖異構酶應用于果葡糖漿 生產的研究,山東省食品發酵工業研究設計院通過誘變篩選獲得 的7號淀粉酶鏈霉菌M1033菌株,是國內在這方面最具應用價值的工業菌之一.目前國內外主要是通過誘變

41、篩選等手段來獲得生 產用菌株,中國科學技術大學生命科學學院是國內唯一開展葡萄 糖異構酶的蛋白質工程的研究單位,并對葡萄糖異構酶的催化機 理及其蛋白質工程進行了多年的研究和探索.經十余年科技攻關目前已完成葡萄糖異構酶的蛋白質工程改造,獲得性質改進的基因重組葡萄糖異構酶；并利用基因工程方法構建表達量極高的基 因重組鏈霉菌工業生產菌株, 獲得了具有完整自主知識產權的同 源重組基因工程菌M1033WZ所建立的葡萄糖異構酶蛋白質工程 研究系統在完整性和有效性上都到達國際先進水平,在國內處于領先水平.在該課題的研究過程中,工程組在國內外知名刊物發表學 術論文十余篇附件 4-15, 4-16,并獲得安徽省高

42、等學校科學 技術進步獎及安徽省優秀論文獎附件4-17 z第一節成果來源及知識產權情況中國科學技術大學生命科學學院獨立承當國家“八六三項目“葡萄糖異構酶的蛋白質工程附件4-14 ,歷經十余年聯合科技攻關目,前已完成葡萄糖異構酶的蛋白質工程改造,獲得性質改進的基因重組葡萄糖異構酶；并利用基因工程方法構建高表達量的基因重組鏈霉菌工業生產菌株,獲得了具有自主知識產 權的同源重組基因工程菌 M1033W.中國科學技術大學根據學校 知識產權治理規定,經慎重研究,決定將基因重組葡萄糖異構酶 技術所有權作價175萬元人民幣作為學校投資投入中國科學技 術大學科技實業總公司.見附件4-112003年2月28日,中

43、國科學技術大學科技實業總公司以合 資成立安徽*生物技術補充協議的形式,將基因重 組葡萄糖異構酶技術以177萬元人民幣的價格向合資公司轉讓, 其中50萬元按國家及學校有關政策獎勵給相關技術團隊成員. 轉讓后,基因重組葡萄糖異構酶技術的所有權歸安徽*生物技術所有.見附件4-12、附件4-13第二節已完成研究開發工作及鑒定、中試情況一、背景資料葡萄糖異構酶Glucose Isomerase,簡稱GI結構穩定,是國際上公認的研究酶的催化機制及建立蛋白質工程技術的最 好模型之一.利用基因工程和蛋白質工程的方法改造野生型葡萄 糖異構酶不僅具有理論研究意義而且具有重要的經濟價值,在異構化反響中,溫度提升,熱

44、力學平衡趨向于果糖方面,因此提升 野生型葡萄糖異構酶的熱穩定性可以增加反響平衡過程中果糖 的產量,從而降低投入酶量,簡化工藝流程,提升經濟效益.基因的同源重組技術( homologous recomb in ati on ),又稱 基因打靶(gene targeting ),指外源DNA與受體細胞染色體 DNA 上的同源序列之間發生重組并整合在預定位點上,從而改變細胞遺傳特性的方法.根據重組后靶基因的特征可以分為兩種類型：1、由于外源序列的引入或局部取代,靶基因原有結構被破壞,此即為基因破壞或剔除(gene disruption or knockout)； 2、靶基因的全部序列為新的基因所取代

45、,即基因臵換(genereplacement ).這一新興技術已被證實為目前能精確的修飾基因 組的最有效方法,從理論上講它將使人類能按設計對極其復雜的 細胞基因組結構進行定點、定量的改變,從而定向的改變細胞的遺傳結構和特征.本工程在國內首次將基因重組技術應用于葡萄糖異構酶的研究和生產,其技術特性及所建立的葡萄糖異構酶蛋白質工程研究系統均到達國際先進水平, 所獲得的基因重組葡萄糖異構酶適 用于果葡糖漿的大規模生產, 將從根本上改變我國葡萄糖異構酶 生產的落后狀態.二、成果的專利情況目前工程共獲得3項國家創造專利：“ SM33GI的突變酶GIG138P及一種提升GI熱穩定性的突變方案(專利號ZL9

46、5112782.9 )、“ 一種葡萄糖異構酶的 247位單突變體酶和138,247位雙突變體酶及其構建方法(專利號ZL97119714.8 )、“表 達M1033GI的突變酶GIG138P的基因工程菌株 M1033W及其構建 方法專利號：ZL02143031.4,其中“表達 M1033GI的突變酶 GIG138P的基因工程菌株 M1033W及其構建方法已獲得 PCT國 際專利受理.見附件 4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-11二、成果鑒定及中試情況該項技術在2003年3月安徽省科技廳組織召開專項科學技 術成果鑒定會上通過專家評審,認為“該課題采用的技術方法先進,技術路線正確,研究成

47、果到達國內領先水平.建議盡快實現 產業化.,同時獲得安徽省科技廳頒發的科學技術成果鑒定證書2003年第030號以及高新技術成果認定證書2003-001號.見附件4-2、4-32002年10月28日至12月28日,中國科學技術大學生命 科學學院委托蚌埠明星果糖有限責任公司原蚌埠果糖廠進行固定化葡萄糖異構酶大柱轉化實驗.經實驗,在68?轉化溫度及pH值7.5條件下,單柱一次投入成品固定化葡萄糖異構酶93公斤含水15.7%,經過60天轉化共計生產出成品果葡糖漿 408.3噸,平均轉化水平為4.39噸成品果葡糖漿/公斤酶,轉化 率為52%產品的各項性能指標在國內屬先進水平,可以用于果 葡糖漿的大規模生

48、產.見附件4-4四、產品技術指標及與國內外同類產品比較1、產品技術、質量指標本工程產品將在滿足中華人民共和國國家標準 ?食品添加劑 -固定化葡萄糖異構酶制劑?(GB 8274-87 )的根底上,全面提 高葡萄糖異構酶各項性能指標,并逐步形成企業標準.產品的主要性能指標序號項 目理化指標1酶活力(60 目)6000單位2形狀不規那么桿狀,直徑1.2mm3色澤棕色4含水12-18%5比重0.45kg/l6膨脹率2.5倍7轉化水平4.2-4.5噸成品糖漿/公斤成品酶8保存性0-5?下保藏3個月,酶活損失10流右9最適pH7.510熱穩定性最適反響溫度68?11金屬離子影響Cf、Fe2+、CeT對酶活

49、力發揮不力；M、 c£可促進轉化2、與國內、外同類產品技術指標比較本工程產品系國內首創,填補國內空白,國內目前無同類產品.現將該成果技術參數與丹麥諾維信公司的同類產品Sweetzyme?IT進行比較如下：序號指標名稱單位Sweetzyme?IT基因重組葡萄糖異構酶11活力UGI350060002熱穩定性?55-60最適反響溫度68?3PH7.6-7.87.54轉化水平噸成品糖漿/公斤酶54.2-4.5第三節成果的創新之處本工程是國家“ 863方案工程“葡萄糖異構酶的蛋白質工 程的重要成果之一,解決了提升葡萄糖異構酶的熱穩定性和酶 活力的難題,并為基因重組葡萄糖異構酶的產業化生產打下堅

50、實 根底,擁有多項我國自主的知識產權,創新性強,技術水平高, 難度大,許多成果在國際上居于領先地位.根據查新報告見附 件4-1,本工程的主要創新點和技術難點如下：1、雙突變體酶 GI G138P-G247D的構建技術雙突變體酶的構建,使困擾葡萄糖異構酶研究和生產領域多 年的野生型菌株所產的葡萄糖異構酶熱穩定性和酶活力難以充 分滿足需要的難題得以解決, 為利用基因工程技術改造葡萄糖異 構酶創造了條件.這一成就在國際上處于領先地位, 并已申報國 家創造專利.2、利用基因敲除和置換精確修飾鏈霉菌染色體技術本工程利用同源重組技術,把帶有篩選基因的質粒片斷的堿 變性形式作為同源重組單元引入野生型M103

51、3染色體DNA的特定片段上,敲除了原有的 GI基因.再通過雙抗性負篩選的方法, 引入目的基因,并隨染色體 DNA勺復制而穩定復制.3、雙抗性負篩選(tsr + neo )方法的運用首先構建帶有neo抗性的臵換型同源重組質粒,通過neo抗性 的負篩選來解決鏈霉菌基因臵換時篩選工作量大的問題.由于同源片斷較小,同時又為了保證較高的轉化率,直接將同源重組質粒的堿變性形式作為同源重組單元轉化缺陷型M1033原生質體,獲得插入型同源重組的 GI酶活恢復菌株,再以該菌株為出發菌 株,利用插入型同源重組質粒在染色體上的不穩定性,通過結合tsr抗性的負篩選最終獲得基因臵換菌株.此新方法在鏈霉菌染色體研究領域中

52、尚未見報導.4、 構建具有自主知識產權的基因工程菌株M1033WZ經過十余年的努力構建出的具有完整自主知識產權的基因 工程菌株M1033WZ現已被中國微生物菌種保藏治理委員會保藏, 是我國利用蛋白質工程改造葡萄糖異構酶重要成果之一,標志著 我國在這個領域的研究已經跨入世界先進行列.“表達 M1033GI的突變酶GIG138P的基因工程菌株 M1033W及其構建方法已經 申請國家創造專利,并已獲得PCT國際專利受理.5、雙突變體的鏈霉菌基因工程菌株 M1033XT的構建運用同源重組單交換和雙抗性負篩選技術,構建出具有雙突 變點的 GI( G138P-G247D基因的 7號鏈霉菌基因工程菌株 M1

53、033XT使M1033XT所產的葡萄糖異構酶的各項主要性能均優 于野生型M1033所產的葡萄糖異構酶,為開展我國自己的基因重 組葡萄糖異構酶產業,推動我國果葡糖漿產業的開展奠定了基 礎.該項成果正在申報國家創造專利.6、建立了 一套完整的蛋白質工程技術,提咼了我國蛋白質 工程的研究水平鏈霉菌中染色體的分子改造,利用單交換和雙交換模式獲得 兩組不同的M1033GI缺陷型菌株,再利用基因臵換方法構建突變 體基因工程菌株,將突變位點精確引入 M1033染色體中,是葡萄 糖異構酶領域國際上首次利用基因敲除和臵換精確修飾鏈霉菌 染色體構建基因工程菌株的范例,建立了一套完整的蛋白質工程 技術,提升了我國蛋

54、白質工程的研究水平.第三章建設方案第一節 工程的產能規模及建設的主要內容安徽*生物技術年產300噸基因重組葡萄糖異構酶工程選址為阜陽市經濟技術開發區,建設嚴格遵照工程優 質、布局合理、技術超前、生產環保的方針進行.具體建設內容如下：1、新征土地11782.7平方米；2、建設新型標準廠房 3000平方米包括發酵車間、固定 化車間、分裝車間；3、新建與生產相適應的動力配套設施空壓站、變電所4、研發及品控中央樓 1500平方米,一方面實施新產品的 開發和新技術的應用研究,另一方面增強對原料、半成品及終端 產品進行全質量檢驗和限制；5、綜合辦公樓1500平方米含經營治理,廣告銷售部門, 企劃部門等.第二節采用的工藝