工业生物技术的比较分析

        生物催化和生物转化是新一代工业生物技术的主体。功能菌株大规模筛选技术、生物催化剂定向改造技术、规模化工业生产的生物催化技术系统、清洁转化介质创制技术及工业化成套转化技术是工业生物催化技术的主体。其中生物催化剂快速定向改造新技术大大加速了人类改造酶原有功能和开发新功能的步伐，该技术已被用于上百个酶的进化，大大提高了生物酶的活性和效率。如枯草杆菌蛋白酶E在有机溶液中（60%DMF）的活性提高了170倍；β－内酰胺酶的耐抗菌素cefotaxime浓度提高了32000倍；胸苷激酶对新底物（gancyclovir）的利用提高了43倍；卡那霉素核苷酸转移酶在60～65℃的热稳定性提高了200倍；细胞色素P450酶对完全新底物（过氧化氢）的利用提高了5～20倍；辣根过氧化酶在酵母中表达产量提高了88倍。

        工业生物技术是实现可持续发展的重大平台技术。例如，在改造纸浆和造纸行业方面，生物技术能减少漂白过程中10-15%的氯排放量，并且将漂白过程中的能量消耗降低40%。在改造纺织业方面，在生产过程中引入生物技术，可以较少14-18%的水消耗量，与用水有关和空气散热方面的费用小减少50-60%，漂白过程的能源消耗也将降低9-14%。在改造塑料产品生产方面，用生物有机原料替代石化原料，能够减少20-80%的对石化资源的需求，而且生产的生物塑料是可自然降解的“绿色塑料”。生物技术用于化学制药行业，例如维生素B2的生产过程中，能够减少80%的二氧化碳排放量，减少67%的污水排放量。将生物技术用于头孢类抗生素的生产过程中，能够将少50%的二氧化碳排放量，节约20%的能源消耗，并且节水量达到75%。此外，在许多工业行业中，引入生物技术还可以减少有毒化学产品的排放，并降低化学过程中容易产生的爆炸事故。

        生物酶催化生产过程方面，国外已经在实际生产过程中应用的生物酶产品涵盖糖酶、蛋白酶、脂肪酶/酯酶、多肽酶、裂解酶、转移酶等种类，其中糖酶有15种，脂肪酶11种，蛋白酶4种。目前生物加工技术已开始向生产大宗化学品、聚合物和特种化学品领域拓展，约有5%的化学品销售额基于生物技术，预计到2010年将上升到10%～20%。已经采用生物技术生产的化工产品有：丙烯酰胺、透明质酸、1,3-丙二醇、乳酸及其衍生物、谷胱甘肽、棕榈酸异辛酯、维生素A棕榈酸酯、可生物降解溶剂、有机酸、生物降解塑料、精细化学品、医药、饲料添加剂等高附加价值产品。

        国内工业发酵技术处于世界90年代初的水平。工业生物技术主要产品有氨基酸、有机酸、酶制剂等，谷氨酸钠产量位居世界第一，柠檬酸产量已占全球的30%以上，居世界第二。生物催化方面，“反应分离耦合技术及其在酶法合成手征性化合物中的应用”，开发了具有自主知识产权的L-苹果酸和L-丙氨酸的生产工艺流程，实现了工业化生产，技术经济指标达到国际先进水平，不过我国的L-乳酸产量一直徘徊在3000吨/年左右；常州常茂生物化学工程股份有限公司研制出高效固定化酶柱式反应器，解决了复杂生物反应系统中物料循环套用的关键技术，已经产业化应用，年产酒石酸4000吨，占世界总量的10％以上。高密度细胞催化的微生物法生产丙烯酰胺技术已经产业化，2001年生产能力已超过10万吨，丙烯腈转化率≥99.99%  ，收率≥98%，在规模和水平上都达到了国际领先水平。但我国酶制剂技术系国外引进技术，支柱产品糖化酶、高温α-淀粉酶、碱性蛋白酶，自1988年引进后，发酵水平一直没有提高。以糖化酶为例，目前我国产酶活力仍停留在32,000u/ml左右，而国外已达到50,000u/ml以上。氨基酸的整体水平国外比我国高30－50%，我国L－乳酸的产酸水平9－10%，国外已达18%；我国谷氨酸的产酸水平为9－10%，国外为13－14%；我国赖氨酸产酸水平9－10%，国外达15－16%。

        上海工业生物技术产业发展相对薄弱，对化工产业的生物改造还没有真正实施。国内比较知名的企业如上海新立工业微生物科技有限公司前公司已成为国内有机酸和氨基酸工艺技术的主要提供单位。公司的L-乳酸，L-苏氨酸、L-赖氨酸等产品，其细菌法生产L－乳酸新工艺被数家企业采用，苏氨酸技术是采用基因工程菌生产，各项技术指标处于国际先进水平，已经完成工业化试验，农作物直接深层发酵生产柠檬酸的技术也被国内柠檬酸行业普遍采用。2004年，新立公司承担了上海市科教兴市重大产业化科技攻关项目“可降解材料—聚乳酸”。但是公司为新创企业，没有自己的产品大规模占领市场。 (责任编辑：泉水)

搜索

热门标签:

工业生物技术的比较分析