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利用生物催化法合成精细化学品的新技术

2006-02-06 09:55 《现代化工》编辑部 中国化工信息中心 阅读 0
核心摘要: 本文介绍了2005年全国化工技术交流和成果推广会上关于生物催化法合成精细化学品的新技术。内容涵盖发酵法生产透明质酸、谷胱甘肽、L-乳酸,脂肪酶合成棕榈酸异辛酯、维生素A棕榈酸酯、中链甘油酯,以及葛根素分子印迹分离、废菌丝体提取麦角固醇、肝素酶重组表达和好氧-厌氧耦合废水处理等十项技术。这些技术展示了工业生物催化在精细化工领域的应用前景,具有重要的学术和产业价值。

2005年8月18~20日,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”在北京成功召开。会议聚焦生物化工、精细化工、新材料、环保与能源四大领域,旨在促进成果转化与行业进步。汪燮卿院士、杨锦宗院士等知名专家就相关领域发展趋势做了专题报告。工业生物技术被视为继生物制药、生物农业后的第三次生物技术浪潮,其核心是生物催化,酶作为生物催化剂起着关键作用。北京化工大学谭天伟教授和清华大学邢新会教授介绍了利用生物催化法合成精细化学品的新技术及环境生物技术,具体包括以下内容:

(1)发酵法生产透明质酸
透明质酸(HA)因优良保湿性在化妆品中应用广泛,药用级价格高达20万美元/kg。生产方法包括动物组织提取和微生物发酵法。北京化工大学采用γ射线结合磁场诱变获得高产菌,开发了发酵法新工艺,克服了传统提取法原料有限、成本高的缺点。

(2)发酵法生产谷胱甘肽
谷胱甘肽(GSH)是重要的活性三肽,具有抗氧化、保护细胞等生理功能,在医学、食品和化妆品中用途广泛。生产方法包括萃取、发酵、酶法和化学合成法。化学合成得率低且污染严重,酶法尚未工业化。发酵法具有优势,北京化工大学在此领域有深入研究。

(3)发酵法生产L-乳酸
化学合成法以乙醛和氢氰酸为原料,生产DL-乳酸,原料有毒且受限。发酵法可通过菌种和培养条件选择获得立体专一性L-乳酸或D-乳酸,具有原料来源广、成本低、安全性高等优点。乳酸菌发酵法糖利用率高、能耗低,前景广阔。

(4)用脂肪酶合成棕榈酸异辛酯
棕榈酸异辛酯用作塑料增塑剂、化妆品延展剂等。国内市场需求量大,但传统化学法能耗高、颜色深,转化率仅85%~92%。北京化工大学首次开发脂肪酶催化合成工艺,转化率达95%以上。

(5)用脂肪酶合成维生素A棕榈酸酯
维生素A棕榈酯化学性质稳定,广泛应用于化妆品、药物和饲料。国际市场被Roche和BASF垄断,国内依赖进口。北京化工大学开发了发酵法生产脂肪酶技术,已完成中试并申请专利(受理号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)易吸收,用于婴儿及肠胃功能障碍患者营养品。单甘油酯可溶解类固醇,对胆结石有治疗作用。北京化工大学采用固定化脂肪酶催化合成,转化率达98%。

(7)葛根素分子印迹分离技术
葛根素是重要医用原料,传统大孔吸附树脂法需6步,纯度97%但总收率仅7%~9%。北京化工大学采用环糊精分子印迹技术,一步达到97%纯度,总收率40%以上,已申请国家发明专利。

(8)发酵废菌丝体提取麦角固醇
麦角固醇是医药化工原料,用于生产“考的松”和激素类药物,也是维生素D2的原料。北京化工大学开发了从菌丝体中提取麦角固醇的新工艺,并已产业化。

(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特异作用于肝素,用于生产低分子肝素。清华大学利用融合蛋白技术构建大肠杆菌表达系统,高效表达可溶性肝素酶I,并通过亲和分离简化纯化,为工业化奠定基础。

(10)好氧-厌氧反复耦合生物反应器处理废水新工艺
针对剩余污泥处理,清华大学利用多孔微生物载体构建了在废水流动方向上好氧/微好氧/厌氧区域交替出现的生物反应器,实现剩余污泥原位降解,已完成中试和工业应用,对废水生物处理行业影响深远。

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