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利用生物催化法合成精细化学品的新技术

时间: 2007-10-29 20:47:50 作者: 来源: xx 字号:
  由中国化工信息中心主办、《现代化工》编辑部承办的"2005年全国化工技术交流和成果推广会"于2005年8月18~20日在北京商务会馆成功召开。此次会议是根据科技部"成果推广信息平台项目"建设工作的需要及广大化工科研单位和生产企业的要求召开的,是融生物化工、精细化工、新材料、环保与能源四大重点领域为一体的行业盛会,旨在为科研单位和企业的交流和合作搭建桥梁,促进成果转化和科技行业进步。共有来自全国各地的近百名专家和代表参加了大会,"国家科技成果网"和十几个大学、科研院所在会上发布了新近开发的项目信息。会议期间安排项目发布单位和寻求项目的企业直接洽谈和交流,为参会代表和专家交流提供了一个极好机会,营造了项目发布方和寻求项目双方洽谈的理想气氛。

  本次大会得到了四大领域专家的大力支持,汪燮卿院士、杨锦宗院士亲自参加会议,汪燮卿院士以及谭天伟、邢新会、王大全、张淑芬、魏飞、李鑫钢等国内知名专家就生物化工、精细化工、新材料、环保与能源等领域的发展趋势和开发热点做了专题报告。



  工业生物技术已经成为继生物制药、生物农业后的第三次生物技术浪潮,将对物质制造和加工、生物能源及生态与环境保护产生极其深远的影响。工业生物技术的核心是生物催化,作为生物催化剂的酶在工业生物催化中起着关键性的作用。北京化工大学谭天伟教授和清华大学邢新会教授在其报告中介绍了部分利用生物催化法合成精细化学品的新技术以及环境生物技术。

  (1)发酵法生产透明质酸

  透明质酸(Hyaluronicacid,HA)由于具有优良的保湿性而在化妆品中有重要应用。国际上药用级透明质酸价格高达20万美元/kg。

  目前透明质酸生产方法主要有2种:一种是从动物组织中提取,另一种是微生物发酵法。由于原料有限,从动物组织中提取透明质酸的方法很难形成大规模生产,而且由于含量低,分离过程复杂,生产成本很高。国外自20世纪80年代开始研究利用发酵法生产透明质酸。北京化工大学开发了发酵法生产透明质酸的新工艺,采用γ射线结合磁场诱变得到了透明质酸高产菌。

  (2)发酵法生产谷胱甘肽

  谷胱甘肽(GSH)是一种具有重要生理功能的活性三肽,是细胞内主要还原物质,能保护细胞免受氧化型、毒害性化合物和辐射的伤害。同时GSH还是细胞内某些酶的辅因子,参与细胞内的代谢循环。因此,GSH在医学、食品及化妆品方面有着广泛用途。谷胱甘肽生产方法有:萃取法、发酵法、酶法及化学合成法。化学合成得率比较低,而且污染严重。酶法近几年有报道,但目前还没有工业化报告。

  (3)发酵法生产L-乳酸

  化学合成法是以乙醛和氢氰酸为原料,生产无旋光性的DL-乳酸。由于原料有毒性,其生产受到限制。

  发酵法生产乳酸,可通过菌种和培养条件的选择而获得具有立体专一性的L-乳酸或D-乳酸或是两种异构体以一定比例混合的消旋体。发酵法具有原料来源广泛、生产成本低、安全性高等优点而成为生产乳酸的重要方法。乳酸菌发酵法生产乳酸具有糖利用率高、不耗氧、操作方便、能耗低等优点,在乳酸工业中具有广阔的发展前景。

  (4)用脂肪酶合成棕榈酸异辛酯

  棕榈酸异辛酯用于许多塑料如聚氯乙烯的增塑剂、化妆品中的延展剂和许多精细化工的溶剂润滑剂等。我国棕榈酸异辛酯的总市场需求量在8000~10000t/a,产量估计有3000t/a左右,每年需进口大量的棕榈酸异辛酯。

  目前国内外棕榈酸异辛酯生产方法全部为化学法,该方法能耗大,而且颜色较深,反应转化率一般在85%~92%。北京化工大学国内外首先开发了采用脂肪酶催化合成棕榈酸异辛酯的工艺,即采用棕榈酸和异辛醇在脂肪酶催化下合成棕榈酸异辛酯,转化率达到95%以上。

  (5)用脂肪酶合成维生素A棕榈酸酯

  维生素A棕榈酯相对维生素A、维生素A醋酸酯具有化学性质稳定、不易分解等优点,已广泛应用于化妆品、药物、饲料等。目前,国际市场对维生素A棕榈酸酯的需求量为600t/a,主要被瑞士的Roche公司和德国的BASF公司所垄断。国内市场对其的需求量近年逐渐增加,大约为200t/a,基本依赖进口,价格昂贵,市场价约为76万元/t。

  北京化工大学自行开发的发酵法生产脂肪酶技术属于国家"九五"攻关课题,现已经完成了中试,并申请了国家专利(专利受理号为02117514.0)。

  (6)脂肪酶合成中链甘油酯

  中链甘油酯如辛酸、癸酸甘油酯,在肠道中极易水解,不需要胰液和胆汁的作用,可以酯的形式直接吸收到肠黏膜中去,常用于婴儿及肠胃吸收功能障碍疾病患者的营养品中。其中单甘油酯能溶解类固醇,对治疗人体的胆结石有显著作用,对胆汁酸的分泌也有抑制作用。二酯用来制备一些药物的前体和无毒副作用载体。北京化工大学研究了固定化脂肪酶催化合成甘油短链脂肪酸酯,采用自己开发的膜固定化脂肪酶,进行合成工艺的优化,转化率达到98%。

  (7)葛根素分子印迹分离技术

  葛根素是一种重要的医用原料,目前葛根素的分离主要靠大孔吸附树脂吸附,需要6步才能达到97%以上的纯度,总收率仅为7%~9%。北京化工大学采用环糊精分子印迹技术,一步便可以达到97%的纯度,总收率可达到40%以上,比传统工艺提高3倍。目前该方法已申请国家发明专利。

  (8)发酵废菌丝体提取麦角固醇

  麦角固醇是一种重要的医药化工原料,可用于"考的松"和"激素黄体?quot;等药物和农药的生产,同时又是维生素D2的主要生产原料。北京化工大学开发了从菌丝体中提取麦角固醇新工艺,并已实现了产业化。

  (9)肝素酶的重组大肠杆菌高效生产、分离耦合及其应用技术

  肝素酶I是一种特异作用于肝素(heparin)和类肝素分子的多糖裂解酶,具有重要的应用价值。我国是肝素原料的生产大国,开发酶法低分子肝素生产技术具有重要的意义。

  清华大学利用融合蛋白技术构建了一套大肠杆菌的表达系统,能够高效的表达可溶性的肝素酶I,并同过亲和分离简化了肝素酶的纯化操作。利用融合蛋白的亲和吸附能力容易实现肝素酶I的ㄏ蚬潭ɑ??箍?⒏咝Ц嗡孛阜从ζ鞒晌?赡堋1狙芯课?嗡孛傅墓ひ祷???捌溆τ玫于?思际趸? ?

  (10)好氧-厌氧反复耦合生物反应器处理废水新工艺

  目前针对剩余污泥的生物处理方法研究主要集中在3个方面:一是对已经产生的剩余污泥进行处理后再返回到曝气池作进一步的处理;二是在污水处理过程中减少污泥产量;三是通过剩余污泥的原位降解开发不产生剩余污泥的污水处理技术。为了研发剩余污泥原位分解型废水生物处理技术,清华大学利用多孔微生物载体,构建了在废水的流动方向上具有好氧/微好氧/厌氧区域交替出现的生物反应器,对该反应器的废水处理过程特性及其机理进行了实验室规模的研究,并进一步进行了中试研究和工业应用,该技术将对废水生物处理行业产生深远影响。


作者:不详
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