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工業(yè)生物技術(shù)的比較分析
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http://mamogu.com 發(fā)稿日期:2006-4-5
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生物催化和生物轉(zhuǎn)化是新一代工業(yè)生物技術(shù)的主體。功能菌株大規(guī)模篩選技術(shù)、生物催化劑定向改造技術(shù)、規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的生物催化技術(shù)系統(tǒng)、清潔轉(zhuǎn)化介質(zhì)創(chuàng)制技術(shù)及工業(yè)化成套轉(zhuǎn)化技術(shù)是工業(yè)生物催化技術(shù)的主體。其中生物催化劑快速定向改造新技術(shù)大大加速了人類改造酶原有功能和開發(fā)新功能的步伐，該技術(shù)已被用于上百個酶的進化，大大提高了生物酶的活性和效率。如枯草桿菌蛋白酶E在有機溶液中（60%DMF）的活性提高了170倍；β－內(nèi)酰胺酶的耐抗菌素cefotaxime濃度提高了32000倍；胸苷激酶對新底物（gancyclovir）的利用提高了43倍；卡那霉素核苷酸轉(zhuǎn)移酶在60～65℃的熱穩(wěn)定性提高了200倍；細胞色素P450酶對完全新底物（過氧化氫）的利用提高了5～20倍；辣根過氧化酶在酵母中表達產(chǎn)量提高了88倍。
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工業(yè)生物技術(shù)是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大平臺技術(shù)。例如，在改造紙漿和造紙行業(yè)方面，生物技術(shù)能減少漂白過程中10-15%的氯排放量，并且將漂白過程中的能量消耗降低40%。在改造紡織業(yè)方面，在生產(chǎn)過程中引入生物技術(shù)，可以較少14-18%的水消耗量，與用水有關(guān)和空氣散熱方面的費用小減少50-60%，漂白過程的能源消耗也將降低9-14%。在改造塑料產(chǎn)品生產(chǎn)方面，用生物有機原料替代石化原料，能夠減少20-80%的對石化資源的需求，而且生產(chǎn)的生物塑料是可自然降解的“綠色塑料”。生物技術(shù)用于化學制藥行業(yè)，例如維生素B2的生產(chǎn)過程中，能夠減少80%的二氧化碳排放量，減少67%的污水排放量。將生物技術(shù)用于頭孢類抗生素的生產(chǎn)過程中，能夠?qū)⑸?0%的二氧化碳排放量，節(jié)約20%的能源消耗，并且節(jié)水量達到75%。此外，在許多工業(yè)行業(yè)中，引入生物技術(shù)還可以減少有毒化學產(chǎn)品的排放，并降低化學過程中容易產(chǎn)生的爆炸事故。
生物酶催化生產(chǎn)過程方面，國外已經(jīng)在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)用的生物酶產(chǎn)品涵蓋糖酶、蛋白酶、脂肪酶/酯酶、多肽酶、裂解酶、轉(zhuǎn)移酶等種類，其中糖酶有15種，脂肪酶11種，蛋白酶4種。目前生物加工技術(shù)已開始向生產(chǎn)大宗化學品、聚合物和特種化學品領(lǐng)域拓展，約有5%的化學品銷售額基于生物技術(shù)，預(yù)計到2010年將上升到10%～20%。已經(jīng)采用生物技術(shù)生產(chǎn)的化工產(chǎn)品有：丙烯酰胺、透明質(zhì)酸、1,3-丙二醇、乳酸及其衍生物、谷胱甘肽、棕櫚酸異辛酯、維生素A棕櫚酸酯、可生物降解溶劑、有機酸、生物降解塑料、精細化學品、醫(yī)藥、飼料添加劑等高附加價值產(chǎn)品。
國內(nèi)工業(yè)發(fā)酵技術(shù)處于世界90年代初的水平。工業(yè)生物技術(shù)主要產(chǎn)品有氨基酸、有機酸、酶制劑等，谷氨酸鈉產(chǎn)量位居世界第一，檸檬酸產(chǎn)量已占全球的30%以上，居世界第二。生物催化方面，“反應(yīng)分離耦合技術(shù)及其在酶法合成手征性化合物中的應(yīng)用”，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的L-蘋果酸和L-丙氨酸的生產(chǎn)工藝流程，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，技術(shù)經(jīng)濟指標達到國際先進水平，不過我國的L-乳酸產(chǎn)量一直徘徊在3000噸/年左右；常州常茂生物化學工程股份有限公司研制出高效固定化酶柱式反應(yīng)器，解決了復(fù)雜生物反應(yīng)系統(tǒng)中物料循環(huán)套用的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，年產(chǎn)酒石酸4000噸，占世界總量的10％以上。高密度細胞催化的微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，2001年生產(chǎn)能力已超過10萬噸，丙烯腈轉(zhuǎn)化率≥99.99%，收率≥98%，在規(guī)模和水平上都達到了國際領(lǐng)先水平。但我國酶制劑技術(shù)系國外引進技術(shù)，支柱產(chǎn)品糖化酶、高溫α-淀粉酶、堿性蛋白酶，自1988年引進后，發(fā)酵水平一直沒有提高。以糖化酶為例，目前我國產(chǎn)酶活力仍停留在32,000u/ml左右，而國外已達到50,000u/ml以上。氨基酸的整體水平國外比我國高30－50%，我國L－乳酸的產(chǎn)酸水平9－10%，國外已達18%；我國谷氨酸的產(chǎn)酸水平為9－10%，國外為13－14%；我國賴氨酸產(chǎn)酸水平9－10%，國外達15－16%。
上海工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對薄弱，對化工產(chǎn)業(yè)的生物改造還沒有真正實施。國內(nèi)比較知名的企業(yè)如上海新立工業(yè)微生物科技有限公司前公司已成為國內(nèi)有機酸和氨基酸工藝技術(shù)的主要提供單位。公司的L-乳酸，L-蘇氨酸、L-賴氨酸等產(chǎn)品，其細菌法生產(chǎn)L－乳酸新工藝被數(shù)家企業(yè)采用，蘇氨酸技術(shù)是采用基因工程菌生產(chǎn)，各項技術(shù)指標處于國際先進水平，已經(jīng)完成工業(yè)化試驗，農(nóng)作物直接深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的技術(shù)也被國內(nèi)檸檬酸行業(yè)普遍采用。2004年，新立公司承擔了上海市科教興市重大產(chǎn)業(yè)化科技攻關(guān)項目“可降解材料—聚乳酸”。但是公司為新創(chuàng)企業(yè)，沒有自己的產(chǎn)品大規(guī)模占領(lǐng)市場。 - ■ 與【工業(yè)生物技術(shù)的比較分析】相關(guān)新聞
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