生物质转化产业化集成及关联菌种研发

项目编号:131100001679
生物质转化产业化集成及关联菌种研发
所属行业:
其他
所处阶段:
中试阶段
总投资(万元):
3500.0万元
新增利润(万元):
3000.0万元
技术成果来源:
自主研发
合作方式:
其它
设备投资(万元):
1000.0万元
节省成本(万元):
0.0万元
技术先进性说明:
1.优良生产型菌种生产技术 2.乳酸球菌高密度液体发酵技术,产物密度达5万亿/克,达到国际先进水平 3.食用菌菌糠原位后发酵+多菌混合固体发酵技术 4.国内首创分子共振技术在发酵工业中的应用
主要技术参数:
1.每克饲料含乳酸球菌10亿以上超高密度 2.营养均衡,替代5-10%全价料 3.提高饲料转化率,料肉比下降3% 4.改善肉质,提高一倍猪肉嫩度,降低胆固醇及脂肪30%

 

1国内外研究现状及发展趋势

近年来,我国畜牧养殖业发展迅速,2010 年消耗饲料超过1.5 亿吨(其中原料4 成来自于粮食),而国家耕地面积逐年减少,气候灾害频发,再加上玉米大豆等原料对国际市场依赖过高,价格攀升,养殖成本呈逐年增加趋势,国内粮食安全面临巨大压力。因此,国家十二五规划明确了开发新型非粮饲料,利用现代微生物转化技术对可再生资源进行深加工,解决一直困扰我们的食品安全、粮食危机、环境保护、可持续性发展等问题,保持饲料工业,畜牧业和农业的健康发展已刻不容缓;以及开发具有自主知识产权的微生物菌种,替代抗生素药物,解决国家急需解决的问题,确保畜产品安全。因此开发新型生物质转化饲料,各类功能性专用微生态制剂显示出巨大的生命力和市场前景。

微生态发酵饲料自上世纪70 年代以来在欧美和日本已取得了显著的饲喂效果,目前日本、丹麦60%的猪场使用发酵饲料。随着生物技术的发展与优良菌种的普及,以及动物营养学家近几年提出的体外预消化理念,特别是在当今大力提倡低碳经济、绿色环保的世界潮流下,发达国家的微生物技术产值已达到其国民生产总值的6%-10%,而我国只有3%,主要原因在于缺乏具有自主知识产权的应用菌种和菌株,国内几乎所有微生物产品的生产菌种均来自国外。

根据目前国内饲料年生产总量和猪、禽、反刍和水产动物的养殖总量来计算,国内微生物饲料的市场容量在180 亿元至200 亿元之间,目前市场推广普及率约为10%,市场空间极大,产业发展前景十分广阔。

在此发展趋势和背景下,面对机遇与挑战,公司集中资金和研发优势,以食用菌菌糠中菌菇残留根部为原料,分离提取菌菇多糖、小肽类活性物质生产可代替饲用抗生素的高附加值饲料生物添加剂,及动物保健产品;并将其剩余残渣部分经生物转化生产微生态添加饲料产品,使剩余残渣资源化。经生物转化后的产品富含微生物活性物质、各种消化酶类、多种维生素、蛋白质分解产物(活性小肽和氨基酸)、免疫增强因子等有益成分,能降解和分解动物体内有害毒素、有害气体,加速抗生素等代谢,起到维持动物肠道菌群平衡、促进生长、提高动物抗病能力的作用,进而提高动物的饲料转化率、降低料肉比、改善肉质。

技术成果不仅可实现可再生资源的循环利用,还可大量减少饲料用粮,节约耕地,减少或替代抗生素激素使用、提高肉类品质、减少二次农业面源污染、保护环境,同时在不增加养殖成本的前提下实现传统养殖向生态养殖模式的转型,从而构成完整的绿色循环农业经济体系。其各项技术指标已经达到欧美先进水平,处于业界领先地位,填补了我国在该领域的空白。

2技术成果对产业技术进步的重要意义和作用

本项目利用创始人在国外长期积累的研发成果和经验,团队优势,成功解决了微生物转化发酵产业化应用中,诸如工业化菌株筛选、受生产工艺限制导致的微生态饲料生产成本一直居高不下、低温干燥制约规模化生产、产品质量稳定、存贮有效期短等一直困扰微生物发酵饲料产业化过程的技术难题,成功开发出以食用菌菌渣为代表的非粮来源生物质转化饲料及可代替部分抗生素的饲料添加剂,项目产品含有各种消化酶类、各级代谢产物、多种维生素、活性小肽、氨基酸和大量活性益生菌,可抑菌物质、免疫增强因子、促生长因子等,使用后能降解和分解动物体内有害毒素、有害气体,提高动物的饲料转化率,降低料肉比,提高肉质营养价值和品质。不仅提高了食用菌菌糠废弃物的附加价值和应用价值,还能切实有效地解决菌糠资源再利用的问题,延长了食用菌产业化的产业链,符合循环经济的发展,为国家节约大量的耕地和饲用粮食,更为开发营养全面的新型发酵饲料提供了突破口,在绿色环保、国家粮食安全、食品安全和饲料的有效供给、节约耕地、实现可持续发展的循环经济目标,具有巨大的社会经济效益和战略意义。

3关键技术和创新点

1) 关键技术

A优良生产型菌种筛选技术(高免疫活性、安全性、遗传稳定性、亲和力、粘附性)。

B乳酸球菌高密度液体发酵技术,使产物密度达到每克菌粉含有5万亿个乳酸菌菌体物质、处于国际领先水平。

C国内首创分子共振技术在发酵工程领域应用技术。

D多菌混合常温固体厌氧发酵技术,解决多菌混合发酵产业化质控难题:发酵液的复配和发酵过程参数控制,自主研发发酵增效剂可稳定各菌种液相平衡,促进各菌在固相基质的协调快速生长。

E食用菌菌渣发酵饲料的产品评估与技术标准。

F产品菌数检测技术:

现有的市售乳酸菌及乳酸菌制剂产品均无简易可靠的检测手段(或没有提供)来证实产品的菌数含量。本公司自主研发的MB508基因检测系统(盒)不但可保证项目产品的质量管理,也使加工后终端商品中的菌数检测成为可能,进一步完善了各阶段产品的品质管理体系。

G技术成果已申请了10项发明专利(授权2项,4项进入实审),8项实用新型专利(授权6项)。

2) 创新点

A工业菌种创新:

a) 经多年选育、自主开发并保有的优良生产型MB系列乳酸菌菌种菌株,来源      于健康动物肠道,经中科院微生物研究所鉴定,为肠球菌(Enterococcus faecalis)。该菌种具有以下优势:动物来源、对肠道具有亲和力和粘附性、安全性、遗传稳定性、高免疫活性。动物实验证明,其促进产生免疫细胞因子IL-12TNF-α活性可达免疫激活药物——胸腺肽的90%以上。其免疫调节主要通过降低IL-8分泌量,增加TGF-6的分泌量来实现。生化测定结果表明其产酸能力,细菌素产量和抑菌活性均比报道的一般肠球菌高。经独特的发酵生产工艺高密度发酵后,发酵液的乳酸含量为9.64 mg/mL,发酵液对致病性大肠杆菌,单增李斯特菌,猪霍乱沙门氏菌和金黄色葡萄球菌均有明显的抑菌活性,特别是对致病性大肠杆菌抑菌活性相当于13500IU/ml的多粘菌素。

b) 经多年培育开发的耐高温、耐酸型芽孢型乳酸菌种具有优良的适合工业化生产加工条件,具有以下优势:耐高温:在100高温长达25分钟条件下,存活率达到95%以上;耐酸:经人工胃液(PH1.4)处理2小时后的存活率为95.29%;耐抗生素:对金霉素、吉他霉素、土霉素、杆菌肽锌等具有很强的耐受度,能稳定存在于全价料、预混料、浓缩料中;高产酶(蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶),远高于外源添加饲用复合酶;代谢产生B族维生素,至少达外源添加的20%;代谢产生乳酸、丙酸,产酸率至少达外源添加酸化剂的50%

B发酵工艺创新:

a) 乳酸菌液体发酵技术,高密度培养发酵技术及生产工艺、分子共振技术在发酵工程领域的应用使乳酸菌培养发酵产物密度达 3万亿/g 以上,达到国际先进水平。

b) 多菌混合固体发酵技术,食用菌菌糠的固体发酵使用多菌混合发酵,菌种来自于公司选育的MB508系列乳酸菌。根据长期生产实践发现固体发酵中微生物混合培养和发酵比单一菌种发酵效果更好,有多菌共生、酶系互补、省工节能、简化工艺设备的特点,原因在于不同的微生物有不同的代谢途径,代谢产物各不相同,多种微生物协同作用能优势互补,相辅相成能起到单一菌株起不到的作用。

C应用创新:

将废弃或低效利用的食用菌等食品工业糟渣、发酵工业糟渣通过生物转化技术开发成具有全价饲料标准,并富含有益微生物及其代谢产物的高附加值新型微生态发酵饲料。经血液肝功能指标、肉质检测,表明本项目产品具有加快抗生素代谢,减少猪肉药物残留,改善肉质等特点。

D理论创新:

提出灭活菌体细胞壁物质免疫理论概念,突破产业化生产中低温干燥技术瓶颈,为微生物发酵产品质量控制难题提供新理论、新方法。

E建立国内首个肉质检测评价体系:

鉴于肉质评价国内尚无具体标准,本项目构建了健康猪肉的综合评价体系,包括嫩度、风味物质、氨基酸含量、胆固醇含量、脂肪含量、血液肝功能等指标。

4产品技术性能水平与国内外同类产品的比较;

经上海市浦东科技信息中心查新报告显示:本项目产品发酵剂的活菌数为(3-5×1012cfu/g,高于国内外同类产品的活菌数量,且本项目产品用于饲用猪,经检验证实可对猪肉的嫩度、营养价值、滋味等方面有所改善,本项目产品总体达到国际先进水平。

据初步调查,目前尚未获得国内外利用微生物发酵技术转化食用菌培养基质生产再生饲料的企业信息,以及同类产品销售和产业化信息。而本项目产品与国内市场上常见的发酵蛋白饲料-发酵豆粕相比,具有绝对的成本价格优势,以及循环经济、粮食安全等政策优势和巨大的社会效益与战略意义。

A成本降低可节约粮食用量,利于推广销售

 产品原料是来自食品工业的副产品,比粮食来源原料价格低廉,具有绝对的竞争优势。由于原料价格和生产成本得到控制,产品售价低于全价饲料,在不增加养殖户的养殖成本的同时,增加其产品附加值,更易于养殖业接受和推广。

B附加值高可提高肉品质,增强动物免疫力

 产品用于商品猪饲养不仅可降低料肉比提高日增重,还可改善肉品质:显著提高猪肉嫩度;提高猪肉蛋白质、脂肪酸含量,减少脂肪及胆固醇含量;增加猪肉鲜味(琥珀酸)和抗氧化效果;另外可降低猪血中尿素氮,甘油三脂,胆固醇氧化酶,谷丙转氨酶和谷草转氨酶指标,实现低脂和低胆固醇健康猪肉,提高动物体免疫功能。

C生态效益显著可减少污染,促进养殖现代化

本产品不仅能最大程度利用现有资源创造非粮饲料,减少能源消耗,减小环境污染,还促进农业畜牧产业发展从传统低技术高能耗高污染,转向高技术低能耗低污染,帮助农民和企业降低成本,提高收益,提高养殖产业化水平,促进农业的绿色、安全、现代化转变升级。

 

5产品通过的检测、鉴定

1)菌种鉴定:经中国科学院微生物研究所检测鉴定,MB508菌种为粪肠球菌 Enterococcus faecalis ,本菌种由动物肠道分离获得,具有高免疫活性,遗传稳定性,肠内亲和力、粘附性及抗逆性。

2)发酵剂菌数检测及免疫活性鉴定:内蒙古农业大学食品科学与工程学院检测,本公司用于产品发酵的MB508菌体数达4.95×1012cfu/g以上。对TNF-αIL-12诱导刺激活性比达到0.8-0.9,说明本菌对动物体具有高免疫活性。

3)产品毒性检测:经同济大学营养与保健食品研究所对本项目产品进行食品安全性毒理学评价,结果表明样品属实际无毒。

4)产品饲喂猪肉品质鉴定:经上海市海洋大学检测,饲喂本项目产品的商品猪肉嫩度增加一倍以上,另外谱尼测试和东方医院检测表明,饲喂本项目产品的商品猪肉在猪肉营养价值方面可提高18种氨基酸总量7.6%,分别降低胆固醇和脂肪含量34.1%27.4%,降低肝功能指标酶谷丙和谷草转氨酶38.80%87.71%,具有显著地提高猪肉品质,增强动物体免疫力的功能性作用。

上海海洋大学检测结果(爱森送检):

项目

对照组

实验组

结果

蛋白质

17.01

17.61

提高3%

剪切力(嫩度)

464.3

228.02

提高一倍

琥珀酸(mg/100g

2.89

3.3

提高14.19%

肌苷酸(mg/Kg

20.1

26.6

提高32.3%

 

上海海洋大学肌苷酸检测结果(明博送检)

项目

对照组

实验组

结果

肌苷酸

72.706

95.73

提高31.4%

 

谱尼测试中心检测结果(明博送检):

项目

对照组

实验组

差值比例

18种氨基酸总量mg/100g

17.86

18

提高0.8%

胆固醇mg/100g

9.15

6.022

降低34.1%

脂肪%

11.422

8.296

降低27.4%

 

其中必需氨基酸含量比较如下表:

氨基酸种类(mg/100g

对照组

实验组

赖氨酸

1.712

1.706

蛋氨酸

0.288

0.326

亮氨酸

1.494

1.504

异亮氨酸

0.85

0.862

苏氨酸

0.89

0.89

缬氨酸

0.962

0.976

色氨酸

0.182

0.162

苯丙氨酸

0.744

0.752

 

东方医院血液肝功能指标:

项目

对照组

实验组

差值比例

尿素氮( mmol/L

7.5

6.2

降低17.3%

甘油三酯( mmol/L

0.373

0.283

降低24.1%

胆固醇( mmol/L

3.02

2.19

降低25%

谷丙转氨酶(IU/L

217

26.6

降低87.7%

谷草转氨酶(IU/L

73

44.6

降低38.9%

 

6.产品的市场前景和竞争优势

1)巨大的市场需求
A. 微生物发酵饲料添加剂(10%添加)畜牧业巨大需求
    2010
年统计我国全年禽畜总数为1.2亿头牛,近8亿头猪,百亿以上只鸡;粮食价格的升高,直接导致饲料价格攀升,养殖成本逐年增加趋势,开发低成本高效饲料迫在眉睫。

根据目前国内饲料年生产总量和猪、禽、反刍和水产动物的养殖总量来计算,国内微生物饲料的市场容量在180亿元至200亿元之间,目前市场推广普及率约为10%,市场空间极大,产业发展前景十分广阔。

B. 微生态饲料行业纯菌粉需求  

日本年微生态制剂使用量在4000吨以上,美国年使用量在8000吨以上,我国每年生产和使用的微生态制剂不足4000吨,按我国的饲料市场规模估算,每年约需2万吨以上。

2)竞争优势

A. 原料优势

2010年国内食用菌企业每年菌糠的产量可达到4000万吨(目前主要用于肥料)。如全部采用本项目技术转化成微生态饲料,可达到600亿元产值,节省2000万吨饲料用粮食。

B. 成本优势

由于采用低廉的可再生资源作为原料(循环经济),因此本项目产品以全价饲料相同的售价,提供富含微生态菌种和代谢产物的超附加值微生态饲料,替代全价饲料的10%。在不增加养殖户的养殖成本的同时,增加其产品附加值,实现生态养殖目标,更易于用户接受和推广。

C. 技术优势

独特的菌种选育技术,优良的菌种,独特的发酵技术工艺(高密度液体发酵技术、分子共振技术在发酵中的应用及多菌混合常温固体厌氧发酵技术)。

D. 产品优势

与市场上目前的常见发酵饲料相比,此产品成本更加低廉,营养更加全面,改善动物肉质和肝脏功能明显,具有提高畜牧产品质量的功能性作用。

E. 政策优势

本项目产品不仅切实有效地解决菌糠资源再利用的问题,延长了食用菌产业化的产业链,符合循环经济的发展,还可为国家节约大量的耕地和饲用粮食,符合国家发展战略性新兴产业政策导向,符合国家十二五规划农业重点发展目标,为寻找非粮饲料资源,开发新型非粮饲料,保持饲料工业,畜牧业和农业的健康发展,开发具有自主知识产权的微生物菌种,替代抗生素药物,确保畜产品安全开辟了新途径。

7.前景展望

为满足市场推广需求,2013年分别与占全国20%市场份额最大专业金针菇生产企业上海高榕集团(奉贤区)、及全国第四大金针菇专业生产企业江苏华绿生物科技股份有限公司签订战略合作协议,协助其菌糠废弃物的高效利用,使其资源化,高附加值化,一期工程现已开工,全部达产后可实现产值2.4亿元。届时本项目技术成果在食用菌菌糠生物转化可再生资源利用领域将确立其领军地位,推动实现向全国推广的战略目标进程。

 

 

 

名称:一种一体式培养皿
类型:实用新型专利
申请号(登记号):201020298666.7
申请人:马明
授权日期:2011-04-13
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:发酵罐用接种口
类型:实用新型专利
申请号(登记号):201020297990.7
申请人:马明
授权日期:2011-05-18
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:一种组合式离心管架
类型:实用新型专利
申请号(登记号):201020560114.9
申请人:马明
授权日期:2011-04-27
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:一种多头试管刷
类型:实用新型专利
申请号(登记号):201020560036.2
申请人:马明
授权日期:2011-08-31
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:一种微生物培养装置
类型:实用新型专利
申请号(登记号):201020295815.4
申请人:马明
授权日期:2011-04-13
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:发酵罐用搅拌桨
类型:实用新型专利
申请号(登记号):201020297989.4
申请人:马明
授权日期:2011-05-18
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:一种降低猪肉脂肪含量的微生态发酵饲料
类型:发明专利
申请号(登记号):201010249221.4
申请人:马明
授权日期:2013-08-07
分类号:Q93
所有权人:明博医药
名称:一种降低猪肉胆固醇的微生态发酵饲料
类型:发明专利
申请号(登记号):201010249225.2
申请人:马明
授权日期:2012-11-14
分类号:Q93
所有权人:明博医药
技术名称:非粮原料生物转化新型饲料
所有人:马明
获奖名称和级别:国侨办重点华侨华人创业团队奖
颁奖单位:国侨办
获奖时间:2011-11-01
技术名称:生物质转化产业化集成及关联菌种研发
所有人:马明
鉴定结果:总体达到国际先进水平
鉴定单位:上海市浦东科技信息中心
鉴定时间:2010-03-09
附件名称:用户使用报告3
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附件名称:用户使用报告2
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附件名称:用户使用报告1
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附件名称:猪血液肝肾功能
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附件名称:毒理学检测报告
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附件名称:猪肉品质检测报
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附件名称:猪肉品质检测报
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附件名称:乳酸菌猪肉检测
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附件名称:普通猪肉检测报
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附件名称:菌数及免疫活性
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附件名称:菌数及免疫活性
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附件名称:菌数及免疫活性
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附件名称:国侨办重点华侨
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附件名称:专利证书8
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附件名称:专利证书7
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附件名称:专利证书6
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附件名称:专利证书5
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附件名称:专利证书4
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附件名称:专利证书3
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附件名称:专利证书2
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附件名称:专利证书1
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