2008-03-03
近年來，化石資源日趨緊張、生態(tài)環(huán)境日益惡化的現(xiàn)實制約著現(xiàn)代工業(yè)化經(jīng)濟(jì)進(jìn)程。通過開發(fā)新的化學(xué)、生物方法，以可再生生物資源為基礎(chǔ)原料生產(chǎn)化學(xué)品、材料與能源的新型工業(yè)模式——生物煉制產(chǎn)業(yè)，成為可持續(xù)的化學(xué)工業(yè)和能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變的重要手段。
生物煉制教育部工程研究中心以工業(yè)生物技術(shù)為基礎(chǔ)，研究微生物代謝過程、高效生物轉(zhuǎn)化過程及新型高效分離技術(shù)，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物煉制技術(shù)，重點開發(fā)生物基化學(xué)品、生物材料、生物能源、藥品和食品添加劑。
生物基化學(xué)品泛指以生物質(zhì)為原料，通過生物或化學(xué)方法生產(chǎn)的化學(xué)品，是該中心的重點研究方向之一。在微生物發(fā)酵平臺技術(shù)中，他們開發(fā)了以乙醇和溶氧結(jié)合反饋控制流加新技術(shù)，成功用于谷胱甘肽、麥角固醇等的發(fā)酵；生產(chǎn)的脂肪酶用于棕櫚酸異辛酯、維生素A棕櫚酸酯和生物柴油的合成，項目獲得了2004年巴斯夫和中國化工學(xué)會的青年化學(xué)創(chuàng)新獎；發(fā)酵的乳酸產(chǎn)量達(dá)200g/l，光學(xué)純度高于97%。在代謝工程研究上，該中心對1，3-丙二醇天然生產(chǎn)菌-克雷伯肺炎桿菌進(jìn)行了改造，獲得了高產(chǎn)的基因工程菌株。其終產(chǎn)物濃度可達(dá)90g/l以上，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)3.0(g/l)h。
生物材料是該中心的第二個研究領(lǐng)域。在生物法生產(chǎn)多糖類生物材料中，他們開發(fā)了發(fā)酵法生產(chǎn)透明質(zhì)酸的新工藝，發(fā)酵水平已達(dá)到7.0g/l，目前已建成多套透明質(zhì)酸生產(chǎn)裝置。在聚合氨基酸類生物材料生產(chǎn)中，該中心開發(fā)了一種新型固相聚合天門冬氨酸工藝，可制備不同相對分子質(zhì)量的聚天門冬氨酸，并獲得了國家專利。該材料主要用作高吸水性樹脂，防風(fēng)固沙，超多孔水凝膠，還可用作水處理劑。在菌絲體綜合利用方面，該中心在國內(nèi)外首先成功開發(fā)了從青霉素菌絲體中提取麥角固醇、殼聚糖和氨基葡萄糖的新工藝，建立了兩套工業(yè)化裝置?！鞍l(fā)酵工業(yè)廢菌絲體綜合利用”成果于2002年獲得國家發(fā)明二等獎。
生物能源是近年來工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域重大課題。該中心在生物柴油和燃料乙醇的研究方面均取得了突出進(jìn)展。采用廢水發(fā)酵培養(yǎng)酵母生產(chǎn)微生物油脂，油脂含量可達(dá)50%，COD降解率達(dá)67%。以廢油及各類動、植物油脂為原料生產(chǎn)生物柴油，最終轉(zhuǎn)化率可達(dá)96%，固定化酶使用壽命超過20天。年產(chǎn)500噸的酶法生產(chǎn)生物柴油示范裝置已經(jīng)建成，同時在建的還有兩套年產(chǎn)萬噸的酶法生物柴油生產(chǎn)線。另外，采用釀酒酵母以甜高粱稈等為基質(zhì)發(fā)酵，乙醇產(chǎn)率可達(dá)7.9g/100g甜高粱稈。
此外，該中心在藥品和食品添加劑領(lǐng)域也進(jìn)行了大膽探索。如分子印跡技術(shù)和微波輔助萃取，曾分別獲得國家發(fā)明專利和國家科技進(jìn)步二等獎。
該中心2008年內(nèi)將完成4個重點項目：“863”項目千噸級聚天門冬氨酸合成關(guān)鍵技術(shù)、北京市自然科學(xué)基金重點項目酶法合成生物柴油、國家自然科學(xué)基金項目輔酶Q10生物合成的代謝工程基礎(chǔ)研究、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計劃支持項目輔助Q10生物合成的代謝調(diào)控研究。此外，通過新型氫膜超臨界水氣化反應(yīng)器轉(zhuǎn)化生物質(zhì)制備乙醇、乳酸的生物煉制技術(shù)——乳酸發(fā)酵與分離純化技術(shù)、脂肪酶的固定化技術(shù)及其應(yīng)用、基因改造1，3丙二醇原始菌株性狀的研究、天然生物活性物質(zhì)分離新方法和基礎(chǔ)研究等國家重點項目也將在今后兩年內(nèi)完成。屆時，該中心將為推動生物煉制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
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