新型功能性食品和药品添加剂——多聚葡萄糖生产新工艺研究可行性研究报告35837.pdf

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1、1“新型功能性食品和药品添加剂新型功能性食品和药品添加剂多聚葡萄糖多聚葡萄糖生产新工艺研究”项目可行性研究报告一、选题的必要性1、项目所处技术领域产业政策：膳食纤维已被营养学家称之为第七营养素,与人体的健康密切相关。膳食纤维是一类难以被人体消化吸收的多糖，它是纤维素、半纤维素、木质素和果胶类化合物的总称。由于它在肠道吸附、包裹和稀释致癌物质，促进肠的蠕动，减少致癌物对肠粘膜的作用，并能促进肠道中有益细菌（如双歧杆菌）的生长，因此，它有预防消化道肿瘤的作用。膳食纤维还能减少胆固醇的吸收，能降低血中胆固醇的水平，有预防心脑血管疾病的作用。膳食纤维还有降低血糖的水平，对预防糖尿病人维持较低的血糖水平

2、都有良好的作用。同时膳食纤维能吸附水分，增加粪便的容积和柔软度，刺激肠道蠕动，保持每天大便通畅，免除便秘之苦。此外，膳食纤维的充足与否还与间歇式疝、溃疡性结肠类、Crohn氏疾病，骨盆静脉石、痔疮、胃食道逆流、深静脉管血栓形成和乳腺癌的发病率与发病程度有很大的关系。充足的膳食纤维可以保护机体免受这些疾病的侵害。一般成人每日应摄取高活性膳食约 15 克，而我们平时日常饮食只能摄取 58 克高活性膳食纤维。故我们每日需补充的膳食纤维 710 克。但是并不是所有的膳食纤维都具备强的生理功能，各2种不同品种的膳食纤维，其生理功能的强弱程度是不一样的。膳食纤维的生理功能在很大程度与其水化作用(如膨胀、持

3、水力等)有关，通常比表面积越大、持水力和膨胀性也大，尤其是水溶性高的膳食纤维水化作用强，生理功能的发挥越显著。良好的水溶性还可以改善膳食纤维的口感，从而拓宽其在食品工业中的应用范围。多聚葡萄糖,是一种由葡萄糖缩聚而成由-1,6 糖苷键连接的的水溶性膳食纤维，可以补充人体所需要的水溶膳食纤维,促进肠胃蠕动,改善肠胃功能,具有很强的降血脂和降血糖作用。在食品体系中作为生产低热量的饮料、糖果、冰淇淋等食品的填充剂、增稠剂、稳定剂和配方助剂等，应用非常广泛。本项目选用早米、玉米淀粉和红薯淀粉三种来源丰富的淀粉原料，采用生物酶法和高温真空熔融缩聚反应法相结合的多聚葡萄糖生产新工艺，生产高纯度的水溶性膳食

4、纤维多聚葡萄糖，提高了膳食纤维的生理活性。将多聚葡萄糖添加到冷饮、焙烤食品、软饮料等食品中，可改善原有食品的营养结构，得到了具有保健功能的大众化产品，产品市场前景广阔。本项目将早米、玉米淀粉和红薯转化成高附加值的多聚葡萄糖，不仅可产生很好的经济效益，同时也可提高农民的收入，符合我国的产业政策。2、项目所处技术领域技术发展现状：3多聚葡萄糖是由葡萄糖缩聚而成的产品，主要以-1,6糖苷键连接，难为人体消化吸收，热值小于1Kcal/g，远远低于蔗糖和脂肪。它是一种高活性的水溶性膳食纤维，具有调整胃肠道微生态环境、通便、预防肠道疾病等生理功能。多聚葡萄糖具有良好的保水性、低热量、类似脂肪的口感和质构等

5、特点，不仅被用于低热量食品的代脂材料和膳食纤维填充剂，还广泛应用于冷冻食品和化妆品中防冻剂、水分保持剂，是一种用途广泛的新型功能性食品和药品添加剂。目前由于国内生产厂家普遍采用是以葡萄糖、山梨醇、柠檬酸的混合物经缩聚反应再进行热风干燥，生产聚葡萄糖，工艺简单，与国外产品相比，产品质量有较大差距，主要是5-羟甲基糠醛严重超标，只能少量用于糖果和冰淇淋中，不能用于饮料这个最大的市场，售价也只有1.5-2 万元/吨左右。目前饮料行业使用的高档多聚葡萄糖均需从日本和美国等国大量进口，价格昂贵，价格高达5000 美元/吨，是我国产品的2 倍以上。因此很有必要进行多聚葡萄糖生产新工艺研究。3、项目技术先进

6、性，对相关领域技术进步的推动作用：本项目采用生物酶解和高温真空熔融缩聚反应结合生产多聚葡萄糖，并进一步进行产品纯化和喷雾干燥，获得流动性好的粉状高纯度多聚葡萄糖产品。研究中，用生物酶解早米、玉米淀粉和红薯淀粉等原料，4获得葡萄糖，再用于生产多聚葡萄糖，可大大降低成本，生产成本较原有直接以葡萄糖为原料生产多聚葡萄糖降低20%。高温真空熔融缩聚反应是在近几年发展起来的高新技术，在高温真空状态下，葡萄糖呈熔融状态，更有利于葡萄糖进行分子间脱水反应，生成多聚葡萄糖，可大大降低副产物 5-羟甲基糠醛的生成，提高了产品质量。该技术是本项目解决国产多聚葡萄糖5-羟甲基糠醛严重超标，产品质量较差的关键技术。本

7、项目拟用离子交换对粗产品进行纯化，将副产物5-羟甲基糠醛的含量降低到最低。这也是国内在多聚葡萄糖的生产中，首次利用离子交换纯化产品，是本项目中又一保证产品质量的有力手段。喷雾干燥是通过离心或压力雾化器将4550的多聚葡萄糖浓缩液，在干燥室内喷成极细小的雾状液滴，以大大增大其表面积，加速水分蒸发速率。雾状液滴经与同时鼓入的热空气相接触，水分便在瞬间蒸发除去，从而使细小的液滴在10 到 30 秒内干燥成1020m的多聚葡萄糖粉。该技术可获得流动性好的多聚葡萄糖粉状产品，这样可应用到食品的更多领域，拓宽了多聚葡萄糖产品的应用范围。54、项目目前进展情况：课题组在前期研究中，已通过小试制备获得了多聚葡

8、萄糖，并通过纯化技术使产品达到国际国内产品标准。课题组还利用获得的多聚葡萄糖，进行了多聚葡萄糖的应用，将多聚葡萄糖用于糖果、冷冻乳甜食、富中国特色的小食品果蔬糕中，从各种产品的外观、质构、口感等方面进行研究，实验结果表明，多聚葡萄糖具有良好的保水性及代糖代脂效果。二、技术方案论述1、项目技术关键点或创新点论述，项目完成时达到的技术水平：（1）选取最佳的生物酶法和高温真空熔融缩聚反应法相结合生产新工艺路线，降低副产品5-羟甲基糠醛的生成量，降低了产品纯化负荷，提高了产品质量。（2）采用喷雾干燥法代替热风干燥，获得的产品与原有产品相比，色泽白、流动性好。（3）简化生产和纯化工序，提高产品的得率并降

9、低生产成本。项目完成时本项目生产新工艺成果水平达到国内领先水平，高纯度多聚葡萄糖小试成果通过鉴定，产品各项指标达到或接近国际同类产品标准。预期将在国内重要学术期刊上发表较高水平的学术论文1 篇以上。62、项目技术方案论述：生产技术、工艺流程、主要技术参数；技术路线：原料预纯化淀粉生物酶解过滤浓缩高温真空熔融缩聚反应多聚葡萄糖粗品纯化喷雾干燥高纯度多聚葡萄糖产品功能和应用研究。项目产品多聚葡萄糖产品为白色至黄白色粉末，无甜味，水溶性大于90。平均分子量为20003000，其中聚糖含量大于90，残余葡萄糖含量小于4，组分最高分子量不超过22000，水分含量小于4，5-羟甲基糠醛含量在0.5%以下，

10、产品得率大于50%（以淀粉原料计），产品成本低于12000元/吨。3、项目技术质量指标：项目产品达到的主要技术性能指标、执行的质量标准、通过的国家相关行业许可认证等指标、执行的质量标准、通过的国家相关行业许可认证等：项目产品多聚葡萄糖产品为白色至黄白色粉末，无甜味，水溶性大于90。平均分子量为20003000，其中聚糖含量大于90，残余葡萄糖含量小于4，组分最高分子量不超过22000，水分含量小于4，5-羟甲基糠醛含量在0.5%以下。多聚葡萄糖产品得率大于50%（以淀粉原料计）。产品执行的质量标准为：FCC标准。4、分阶段描述项目执行过程中各阶段目标：06 年 01 月06年 06 月查阅国内

11、外相关资料，制定实验方案，准备实验材料。706年 06月07年 09月进行多聚葡萄糖的最佳生产新工艺条件和纯化条件的优化。07 年 10 月07年 12 月分析产品理化性质和功能实验。08 年 01 月08年 04 月进行应用研究。08 年 04 月08年 05 月对研究结果进行整理和总结，进行成果鉴定。5、项目经费预算情况：项目投资总额、项目已完成投资、项目须新增投资及投资构成和投资预算、申请科技三项经费的使用预算（见附表）。三、项目实施支撑条件1、项目技术来源：本项目技术来源为自主开发技术。本项目课题组长期从事有机化学、食品化学方面的研究课题，曾系统从事过多糖的研究、功能性食品添加剂的有机

12、合成和功能保健食品的开发与应用，均取得阶段性研究成果，已公开发表有关方面的论文十余篇。申请者于2000 年开始多聚葡萄糖制备的小试和应用研究，并主持了南昌大学2002 年校基金项目“新型功能性食品和药品添加剂多聚葡萄糖的研制及其在食品工业中的应用”，前期相关研究工作取得了初步进展，基本完成了初步制备工作和部分应用研究，发表相关论文2 篇，为本课题的顺利完成打下了基础。2、项目实验、检测条件：8本项目所在单位拥有食品科学国家教育部重点实验室，实验条件齐备，具备本项目研究所需的大部分仪器设备如中型反应釜、中型喷雾干燥塔等，分析检测所需气相色谱、高效液相色谱等仪器，能保证本项目的研究顺利进行。3、项

13、目申请单位人才资源情况：项目申请单位科技开发人员共有16 人，其中教授6 人，副教授4 人，讲师4 人，实验员2 人，中高级技术人员比例为 87.5%，技术力量雄厚，人才资源丰富。4项目组人员专业结构、职称结构：本项目组人员共有9 人，其中教授2 人、副教授1 人、讲师2 人、工程师2 人、实验师1 人、助理工程师1 人，均为食品开发或检测专业，组成人员梯队的专业和知识结构合理。5、项目新增投资筹集情况。项目新增投资9 万元，其中自筹资金1 万元，申请科技三项经费8 万元，见附表1。四、项目预期经济效益1、预期市场需求：自美国食品与药物管理局于1981年批准多聚葡萄糖为食品添加剂后，已有许多个

14、国家和地区如日本、新西兰、英国、法国、加拿大、澳大利亚等已准许多聚葡萄糖的使用，91994 年我国也批准多聚葡萄糖作为填充剂使用，由于其被确认为安全无毒，已被广泛用于糖类、果酱、糕点、巧克力、冷冻甜点类等食品生产各行业中。在日本，1998 年多聚葡萄糖的用量达到6000 吨，其中4000吨用于应了生产，其余1000吨用于糖果，巧克力和冰淇淋行业用量为600 吨。2004 年日本多聚葡萄糖的用量已超过10000 吨。据统计，2004 年我国多聚葡萄糖的年需求量为4000 吨，并且随着使用范围的拓展，需求量还将逐年扩大。目前在国内仅有上海、河南少数几家厂家刚刚开始生产多聚葡萄糖，产量不足1000吨

15、，远远不能满足需要，多聚葡萄糖市场容量缺口在3000 吨以上。2、预期盈利水平：项目结束时，应用生产新工艺，生产的多聚葡萄糖产品成本低于12000 元/吨，预计市场上市场售价为25000 元/吨，若项目产业化，以年产1000 吨多聚葡萄糖计，年销售收入2500万元，年增税收580 万元，年增利润720 万元，经济效益十分显著。3、预期产业化前景：本项目选用早米、玉米淀粉和红薯淀粉三种原料，采用生物酶法和高温真空熔融缩聚反应法相结合生产新工艺，生产的高纯度多聚葡萄糖，5-羟甲基糠醛含量达到国际标准，完全可以替代进口产品，售价2.5 万元/吨以上，不仅有广阔的市场前景，而且能产生了好的经济效益。1

16、04、项目实施风险分析：本项目涉及食品、生物和化学工程多个领域，所需设备仪器的投入较大，由于本项目所在单位拥有食品科学国家教育部重点实验室，实验条件齐备，具备本项目研究所需的大部分仪器设备如中型反应釜、中型喷雾干燥塔等，分析检测所需气相色谱、高效液相色谱等仪器，只需购置小型反应釜、电动搅拌仪、真空循环水泵、水浴锅等部分实验仪器，降低了固定资产的投入的风险。另外本项目开发的多聚葡萄糖产品，是一个新型的新型功能性食品和药品添加剂，市场前景好，产业化后能产生很好的经济效益。因此本项目实施过程中风险很小。五、项目预计社会效益、环境效益1、对社会发展的作用：本项目应用生产新工艺，生产的高纯度多聚葡萄糖，

17、不仅可以替代进口产品，减少对国外产品的依赖，提高我国食品添加剂的竞争力；产业化后，可解决南昌市早米和红薯的转化问题，又增高农民收入；可解决人员就业50 人。2、对资源利用情况：江西省是农业大省，由于早米食用品质不佳，每年有大量的早米积压库存，另外江西还是红薯的主产区，红薯资源丰富。因此本项目可充分利用丰富的早米和红薯淀粉原料资11源，生产高附加值的多聚葡萄糖产品。3、对人才培养情况：本项目执行期间，可培养本科毕业生1-2 人，硕士研究生 1 人。4、环境影响及效益：由于本项目采用了等选取最佳的生物酶法、高温真空熔融缩聚技术、离子交换和喷雾干燥等高新技术，在多聚葡萄糖的生产中没有环境污染。12附

18、表一项目投资与资金筹措表单位：万元序号项目金额1投资总额16.5固定资产投资10.5流动资金62资金筹措自筹资金8.5其中：已完成投资7.5新增投资9 万申请科技三项经费8借（贷）款附表二项目拟购设备清单序号设备名称规格型号单位数量单价(万元)金额(万元)1小型反应釜GHS-5 型台10.90.92离子交换柱AmberliteIR-93只20.30.63循环水式多用真空泵SHB-A 型台20.20.44强力电动搅拌器JJ-1.160W台10.150.35旋片式真空泵2XZ-4C 单相台10.20.26玻璃仪器等易耗品0.613附表三申请科技三项经费使用预算表序号名称单位数量金额(万元)使用时间1开发费3.82006 年项目开发人员费0.7原材料动力费1.0检测费1.0调研费0.5查新费0.1技术咨询费转让、合作费0.52设备费22006 年申 请 三 项 经 费 资 助 设备：23试制费1.62007 年人员费0.4原材料动力费0.6检测费0.64鉴定验收费0.62008 年