发酵法生产长链二元酸研究进展_徐成勇
5生物工程进展62002,Vol.22,No.2
发酵法生产长链二元酸研究进展
徐成勇诸葛健
(江南大学生物工程学院无锡214036)
摘要发酵法生产长链二元酸相对于化工法而言有着无可比拟的优势。本文综述了发酵法生产长链二元酸的微生物源、产酸机理、产酸条件和产物分离技术等方面的研究进展,并简要介绍了其工业应用前景。
关键词热带假丝酵母烷烃长链二元酸发酵氧化
长链二元酸(L ong chain dicarboxylic acids)是指碳链中含有10个以上碳原子的脂肪族二羧酸(简称DC n),包括饱和及不饱和二羧酸,是一类有着重要和广泛工业用途的精细化工产品,是化学工业中合成高级香料、高性能尼龙工程塑料、高档尼龙热熔胶、高温电介质、高级油漆和涂料、高级润滑油、耐寒性增塑剂、树脂、医药和农药等的重要原料。
长链二元酸在自然界中不单独存在,而且大多数饱和长链二元酸在化学工业中难以合成生产。美国、德国、俄国和日本等国家都曾对长链二元酸的化学合成和利用进行过长期的开发和研究,但到目前为止,能用化学方法合成的最长饱和碳链二元酸是十三碳二元酸,只有十二碳二元酸(D C12)可用化学法工业生产,但反应过程中需要高温高压催化剂,生产上需要防火防毒防爆装置,而且工艺复杂,产品纯度不高,收率低,成本高,污染严重;而不饱和长链二元酸则在化学工业中无法合成。另外,采用碱热解蓖麻醇酸法可以用蓖麻油为原料来制取癸二酸,十三碳二元酸可以从菜籽油中提取甘油芥酸酯然后用臭氧氧化制取,十五碳二元酸可以从蒜头果油的脑神经酸裂解制取,但产品纯度较低,而且原料来源有限。
发酵法生产长链二元酸(利用微生物特有的氧化能力和微生物胞内酶的作用,在常温常压下分别氧化长链正烷烃两端的两个甲基,一步加上四个氧原子,生成相应链长的各种长链二元酸)以丰富的石油资源为原料,克服了单纯的化学合成方法以及植物油裂解制取方法的各种不足,为长链二元酸的大量生产开辟了新的途径。
1微生物源的研究
111产长链二元酸微生物种类的研究
能利用石油烃类的细菌、霉菌和放线菌的种类很多。Kester和Foster[1,2]首先观察到棒状杆菌能将正烷烃分子的两末端氧化成饱和二元脂肪酸。以后在假单胞杆菌、葡萄孢菌等许多微生物中也观察到X-氧化反应的存在,但是一般生成二元酸的量很低,而且大都只积聚短碳链二元酸。
已报道的利用脂肪族正烷烃生长的酵母菌的属有:假丝酵母属、隐球酵母属、内孢霉属、汉逊氏酵母属、毕赤氏酵母属、红酵母属、球拟酵母属、丝孢酵母属、酵母属、酒香酵母属、掷孢酵母属、白地霉、拟内孢霉属、娄德酵母属等等。其中,假丝酵母属(c an-dida)的酵母菌是正烷烃发酵生产二元酸的高产微生物。
112产长链二元酸假丝酵母菌的选育
1972年Uc hio和Shiio[3]成功地应用阴沟假丝酵母菌(Candida cloucae)310变种M R-12,在含有15%十六碳烷、114%醋酸及其他原料的培养基中发酵及休止菌体转化,十四碳二元酸的发酵产量最高达6115g/L,转化产量为44g/L,烷烃的利用率在60%左右。1979年中国科学院上海植物生理研究所沈永强等[4]报道用秋水仙碱和樟脑对热带假丝酵母(Candida tropic a lis)进行多倍体诱变育种,获得长链二元酸发酵的高产菌株,十三碳二元酸发酵产量达6217g/L,转化产量达8616g P L。1979年中国科学院微生物研究所[5]报道用通过亚硝基胍、紫外线和亚硝酸钠诱变处理得到的热带假丝酵母U3-21突变株发酵,获得较高产量的长链二元酸。日本植村等[6]用一株热带假丝酵母突变株M2030工业化生产十三碳二元酸,产量达130g/L,纯度为94%。Picataggio 等[7]采用基因工程技术构建了一株B-氧化阻断型菌株H5343,在小发酵罐中发酵正十二烷烃生产十二碳二元酸,产酸水平从95g P L提高到140g/L。
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DOI：10.13523/j.cb.20020213
陈远童等[8]认为:要想高产C15以上的长链二元酸,必须培育出既具有高活力X-氧化酶又具有低活力B-氧化酶的优良生产菌株。焦鹏等[9]为提高热带假丝酵母转化烷烃生产长链二元酸的能力,建立了通过制霉菌素和氯丙嗪两步浓缩和双重影印技术筛选获得A、X-氧化增强、B-氧化减弱的热带假丝酵母诱变菌株的筛选体系。
到目前为止,世界上用于发酵生产长链二元酸研究和工业生产的假丝酵母都是从自然界中筛选得到的热带假丝酵母野生菌株(野生菌株产二元酸水平都很低,而且都是10个碳以下的短链混合二元酸)经过多次诱变筛选等手段选育而得,可以氧化癸烷到十八烷的正烷烃生成相应链长的长链二元酸(癸二酸到十八碳二元酸)。
2发酵机理的研究
微生物对正烷烃的氧化类型可分为三种:l)正烷烃分子末端的甲基氧化生成醇、醛、酸的单端氧化[10],2)正烷烃分子第二碳的亚甲基氧化形成甲基酮的次末端氧化[11],3)正烷烃分子两端的甲基氧化形成二羧酸的双端氧化[12]。
热带假丝酵母生产长链二元酸的发酵过程分为菌体生长期和产酸期两大阶段,在菌体生长期,菌体主要利用蔗糖来增殖以获得尽可能多的菌体,其中的烷烃仅起诱导作用,用于产生进入代谢途径的各种酶;产酸期发酵液中糖含量很低,菌体的增殖量较少,菌体主要代谢烷烃形成发酵产物长链二元酸。在菌体转化烷烃生成长链二元酸的代谢过程中[13],烷烃被吸收进入细胞后,首先在微粒体中被细胞色素P450酶系(细胞色素P450酶和细胞色素还原酶) A-氧化生成A-一元醇,A-一元醇再进一步由醇氧化酶和醛脱氢酶催化氧化成A-一元酸。接着,A-一元酸再在相同酶系的催化下经过X-氧化生成目的产物二元酸。此外,在A、X-氧化过程中生成的一元酸和二元酸都可以被肉毒碱酯酰转移酶转移进入微体中经过B-氧化而代谢消耗掉。所以在假丝酵母细胞中A、X-氧化是一个需要增强的代谢途径,而B-氧化则是需要削弱的代谢途径。余志华等[14]认为热带假丝酵母的长链二酰辅酶A合成酶的酶活与它同化正烷烃和氧化积累二元酸有一定的关系。陈远童等[15]以正十六烷为实验材料,发现适量丙烯酸的加入可以抑制二羧酸的B-氧化,从而降低酵母菌对十六碳二元酸的分解,增加十六碳二元酸的积累量,但其浓度较大时就明显抑制菌体生长。
焦鹏等[16]实验表明:由于代谢过程中细胞色素P450酶是关键酶,在一定范围内,细胞色素P450酶活与细胞产酸能力呈正相关。在热带假丝酵母中细胞色素P450酶可以由烷烃诱导产生,其诱导产量和烷烃的转化量存在线性关系。
张志禹等[17]报道:二元酸分泌过程是烷烃代谢过程中的重要步骤,pH在714~812范围内,足够高的pH对分泌和产酸是必需的。二元酸钠盐明显不利于分泌过程。二元酸的分泌相对于胞内X-氧化过程是快速过程。
长链二元酸发酵是典型的气-液(水相)-油(烷烃)-固(菌体)四相体系,其中油水双液相间的乳化现象增加了相间混合的复杂性。同时,由于从长链烷烃生物氧化成含氧的长链二元酸和发酵过程中大量菌体的维持代谢,决定了二元酸发酵过程较其他发酵需要更高的体积传氧量。另外,发酵过程中放出的热量比较高。
3发酵技术的研究
发酵过程中,菌体浓度测定采用干重法或比浊法,二元酸分析采用NaO H溶液滴定法或气相色谱法。
沈永强等[18]应用休止菌体转化法将正烷烃转化为长链二元酸,反应产物纯度很高,提取也很方便,而且整个转化过程不需无菌操作,工艺较简单。这种情况下,菌体固定化连续转化使用技术的研究比较诱人。
工业化生产长链二元酸的发酵过程中,种子液的制备有多种方法:1)从发酵罐中取出部分发酵液作为另一罐发酵所需的种子液,依此类推;2)从发酵罐取出的部分发酵液加入到以糖为底物的培养基里进行培养,然后从中得到的培养物再加到下一罐内;
3)从发酵罐取出的部分发酵液加入正构烷烃,混合均匀静置后,收集上浮层作为下一罐的种子液。
日本味N素公司赤坯四郎[19]归纳了长链二元酸产生菌培养基组成的一些原则:使用C12~C18碳源,也可用其他可以被同化的碳源生产菌体,生长达最大值前后添加足够的正构烷烃;或将在各种碳源上生长的菌体洗净后,在缓冲液中依靠酶反应产生长链二元酸。矿业公司[20]为提高长链二元酸产率,采用了正构烷烃和糖(如葡萄糖、蔗糖或糖蜜)构成的双底物碳源,并一起加入到培养介质中,这样可提高二元酸产生菌的繁殖速率,以便在较短时间使正
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构烷烃转化成二元酸。发酵培养基中添加适量的表面活性剂和乳化剂可以强化发酵过程中的烷烃与水的混合,以利于产酸。发酵培养基与种子培养基基本相同,在正构烷烃占较大比例的液体培养基中加入种子培养基后,搅拌通气培养,生成并积累长链二元酸。
日本矿业公司[21]认为培养初期的pH为3~5时利于酵母菌的生长,而产酸期的pH应为615~ 715,产酸期维持在中性偏碱的环境,有利于X-氧化而抑制B-氧化。任刚等[22,23]认为:O H-可以中和二元酸中的H+使胞内外H+浓度梯度加大,从而使二元酸加速通过细胞膜而运送到胞外,减少二元酸在胞内的累积性抑制,在偏碱性环境中二元酸产量明显上升。当吐温60和青霉素添加量合适时,可使菌体受到破坏最少而细胞膜的通透性达到最高值,使得底物正烷烃和产物长链二元酸能更快地通过细胞膜而加快产酸的进程。尿素作为培养液中的氮源,不仅影响着细胞色素P450酶及羟基化酶的活力和其它相关酶的活力,还影响细胞的超微结构。尿素在低浓度时可以促进二元酸的产量,但在高浓度(>012%)时,由于尿素促进了菌体的三羧酸循环和乙醛酸循环从而增强了菌体的B-氧化能力,使二元酸的积累降低。丙氨酸对菌体内三羧酸循环、过氧化氢酶和谷氨酸脱氢酶活力也存在明显的影响,在015%左右时能较好地促进二元酸的产生。
在发酵初期加入烷烃时,高浓度的烷烃对于菌体的生长有一定的抑制作用,所以在发酵初期不加入烷烃或加入少量的烷烃(小于2%v/v),让菌体得到快速的生长,待菌浓达到一定水平之后再补加足量的烷烃诱导细胞色素P450酶系的表达,从而增加产酸量[24]。进入产酸期24h和72h后补加蔗糖,对产酸有一定的促进作用;而产酸期48h后补加蔗糖,则对产酸有明显的促进作用,最多可提高1713%[25]。糖类如葡萄糖、乳糖、木糖和麦芽糖等均能对B-氧化具有抑制作用从而提高二元酸的纯度,且作用比蔗糖好[22]。添加醋酸盐也可以促进菌体浓度的增加和二元酸的合成[26]。
长链二元酸发酵要求生物反应器具有良好的流动混合性能,强化的供氧能力以及较大的热量移出性能。日本矿业公司为了解决20m3十三碳二元酸发酵罐中的油水混合、氧传递及热量移出问题,采用了大功率搅拌器和从发酵罐中移出部分发酵液冷却循环的方法来达到要求。上海溶剂厂在10t搅拌罐上采用了空气自吸的方式来达到传氧的目的。抚顺石油化工研究院在十三碳二元酸发酵中设计了120L适合二元酸流加发酵的气升式环流反应器。
4长链二元酸的提取和纯化
从发酵产物中工业化分离长链二元酸不可能采用实验室中乙醚等溶剂萃取这种高成本的提取方法。由于发酵液中存在乳化剂,直接用离心和过滤的方法很难除尽菌体,结晶后产品中的菌体和蛋白质含量较高,从而导致塑料变脆和香料品质下降。可用壳聚糖絮凝法除去发酵液中的大部分菌体和蛋白质。
日本三井石化工业公司[27]从分离菌体的滤液中用无机酸析出长链二元酸,然后用芳烃抽提析出二元酸。用多元醇或含两个以上醛基的有机物与此抽提液混合,使抽提液中的杂质选择性地转移到非芳烃溶剂中,最后从抽提液中结晶析出二元酸。类似地,也可以用由芳烃、C4以上的醇和酮以及C6以上的醛类组成的混合溶剂高温抽提,然后冷却结晶出二元酸。
三井石化工业公司[28]的另一种二元酸分离技术是:把pH<4的酸析液加热回流一定时间,然后冷却结晶出二元酸。类似地,在碱性条件下于回流温度加热处理无菌发酵液,然后酸析结晶出二元酸。用活性炭在较高温度下对除菌后的发酵液进行脱色处理能得到无色二元酸。
可以将二元酸发酵液碱化到pH>10,并且加入少量漂白粉或次氯酸盐防止后发酵。进一步加入硅藻土混合均匀,压滤后的滤液加无机酸使二元酸析出,加热晶液到较高温度使晶体生长数小时,再压滤回收二元酸,并除去加入的漂白粉以免影响产品纯度。二元酸的发酵液也可以在碱性条件下静置10h 以上后离心除去菌体。在离心清液中加入硅藻土,再用压滤机处理得到更清的滤液。对清滤液酸析沉淀得到的二元酸再通过碱化溶解,并加入白土混合后压滤,其滤液再次酸析,并在回流温度进行热处理,最后回收二元酸结晶。
为了除去产品中的蛋白质和热带假丝酵母菌体,也可采用螺旋卷式超滤器与沙滤装置相结合用于精制二元酸发酵产品,这种后处理法得到的产品纯度很高。
5工业应用前景
在长链二元酸应用开发研究中,中国和日本处于国际领先地位。日本的研究单位主要有:味N素
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公司中央研究所、日本能源公司、矿业公司、三井石化工业公司等。在中国,20世纪70~80年代的研究单位主要有:中国科学院上海植物生理研究所、中国科学院微生物研究所和中国科学院沈阳林业土壤研究所等;20世纪90年代以后的研究单位主要有:中国科学院微生物研究所、清华大学和抚顺石油化工研究院等。
日本首先实现工业化,矿业公司1982年开始以100t/年的规模生产十三碳二元酸,并于1985年产量达200t P年;当时中国的年产量只有几十吨,都用于合成香料麝香-T。在中国,至2001年,较大规模工业化生产长链二元酸的公司(已建或正在建设中)有10个左右。早期成功实现较大规模化生产的公司为1997年底建成的年产300t二元酸、200t尼龙工程塑料和50Ot新型尼龙热熔胶的山东省淄博广通化工有限公司,该公司以十二碳二元酸为原料合成的尼龙1212的主要性能都优于目前进口的尼龙11和尼龙12,生产的新型尼龙热熔胶与德国生产的H104热熔胶性能相当;规模最大的为正在建设中的河北省石家庄联兴包装用品有限公司,可年产1000t二元酸、500t尼龙1212和500t热熔胶。
发酵法生产长链二元酸的主要原料为石油中的液蜡,中国抚顺、锦西、大庆、燕山、林源、南京、荆门等地炼油厂都有生产,液蜡资源丰富,成本较低;另一方面,长链二元酸衍生产品不仅市场广阔,而且附加值高。总而言之,发酵法生产长链二元酸条件温和、步骤少、收率高、成本低,相对于化工合成法和裂解提取法而言,有着无可比拟的优势。
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A dvance in Pr oduction of Long-chain Dicarboxylic Acids by Fermentation Methods
X u Cheng-yong Zhuge Jian
(School of B iotechnol ogy,Southern Yangtze University,Wuxi214036)
A bstract Production of long-chain dicarboxylic acids by fermentation methods has inc omparable superiority over one by chemical methods.T his r evie w summarizes r ecent advances in the studies on microbe,mechanism of producing long-chain dicarboxylic acids,c onditions of fer mentation,and separation of long-chain dicar boxylic acids.The industrial pr ospects of long-chain dicarboxylic acids is also introduced briefly in this review.
Key words Candida troplicalis,Alkane,L ong-chain dicarboxylic acids,Fer mentation,Oxidation
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发酵工程论文
发酵工程的研究进展 【前言】发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。广义的概念：生物学(微生物学、生物化学)和工程学(化学工程)结合。狭义的发酵概念：微生物培养和代谢过程。 发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，产品也很多，以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。这些发酵食品都是数千年来凭借人类的智慧和经验，在没有亲眼看到微生物的情况下，巧妙地利用微生物生产的产品。 【关键词】发酵发展应用 1、发酵工程的内容 1.1 定义 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。 1.2现代发酵工程 人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。 现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。 1.3组成 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。 1.3.1 上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。 1.3.2 中游工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
长碳链二元酸概况
长链二元酸系列产品概况 长碳链二元酸一般是指碳10以上的直链烷-α， ω-二羧酸。我公司以石油副产品（正构烷烃）为原料，利用微生物发酵以不同碳链长度的正构烷烃生产相应不同碳链长度的二元酸，经过膜过滤、脱色、酸化、结晶等得到粗品二元酸，粗品二元酸加入溶剂(醋酸)溶解后，经脱色之后再进行结晶、离心、干燥、冷却、包装后得成品二元酸。 主要产品有： 1、十一碳二元酸 结构式: 主要用于聚酰胺高档工程塑料。该产品是尼龙1011、尼龙611的主要原料，还可作为高档热熔胶、高档润滑剂和合成麝香的重要原料。 2、十二碳二元酸：又称，1,12－十二烷二酸 、月桂二酸、十二烷二酸 结构式： 主要用于聚酰胺高档工程塑料，该产品是尼龙1212、尼龙612、高档润滑油、高档防锈剂、高级粉末涂料、热熔胶以及其它聚合物的主要原料。 3、十三碳二元酸 结构式： 主要用于制备高级香料及麝香T、热熔胶及其它黏合剂，该产品也是高档尼龙1313的主要原料。
4、十四碳二元酸 结构式： 它具有十二碳二元酸的所有功能，尤其在粉末涂料和香料行业中有其独特性能，还可以开发新的聚合物产品。 研发产品（酯类油）介绍 酯类油的分子中都含有酯基官能团-ＣＯＯＲ＇。根据分子中的酯基多少和位置，研发主要针对酯类油中的双酯进行。常用的双酯是以二元羧酸一元醇反应制得的酯称为双酯，其化学结构通式为： 1.酯类油的特性 1)良好的粘温特性 酯类油的粘温特性良好，粘度指数较高。加长酯分子的主链，粘度增大，粘度指数增高。主链长度相同时，带侧链的粘度较大，粘度指数较低；带芳基侧链的，粘度指数更低。双酯中常用的癸二酸酯、壬二酸酯的粘度指数均在１５０以上。 2)低温性能好 双酯中带支链醇的，通常具有较低的凝点，常用癸二酸酯和壬二酸酯的凝点均为－６０°Ｃ以下。同一类型的酯，随着分子量的增加而低温粘度增加。酯化不完全，部分羟基的存在，会使酯的低温低温粘度明显增加。
微生物发酵工艺优化研究进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/cf16860941.html, 微生物发酵工艺优化研究进展 作者：张锐 来源：《海外文摘·学术》2017年第03期 摘要：近些年，在有关技术领域中微生物的发酵技术已得到了非常广泛的应用，特别在医药行业内应用此种技术十分普遍。微生物科技发展非常快，因此，人们也有不断深入的研究微生物的发酵工艺。为此，本文对影响微生物发酵的培养条件和培养基进行了分析，又对优化微生物发酵工艺的办法进行了讨论研究，为微生物工程的发展提供参考价值。 关键词：发酵工艺；微生物；培养条件；工艺优化；培养基 中图分类号：TQ920.6 文献标识码：A 文章编号：1003-2177（2017）03-0058-02 1 微生物发酵受培养基的影响 微生物在进行生长、代谢时，培养基能供给微生物发酵所需要的能量与营养物质，对合成发酵产物的效率和产品的质量保障来讲有着重要意义。在进行微生物发酵时，因其发酵条件与菌种的差异和不同的发酵阶段，需要培养基的成分也不同。一般情况下，微生物生长需要的营养要素有生长因子，碳源，无机盐和氮源四类。 1.1 选择氮源与碳源作发酵的培养基 氮源为微生物提供含氮的有机物与蛋白质，并且，还是合成含氮产物的参与者。氮源主要是有机氮源与无机氮源两种，如豆粉，氨盐，蛋白胨与硝酸盐等。碳源能够为微生物提供能量来源，形成产物和构建细胞。碳源的形式有油脂，多糖，单糖，天然复合物，双糖等，如豆油，葡萄糖，淀粉与蔗糖等。选择发酵的培养基中要有均衡的碳源与氮源比，确保其菌体能够正常生长，而且还有利于合成产物的速率。 1.2 无机盐对发酵培养基的影响 微生物的生长和生成的代谢产物都与无机盐有关重要关系。微生物在进行生长代谢时，构成的辅酶中有磷的参与，它是构成微生物生长，代谢的重要因素。有些菌种的发酵产物中包含磷酸根，因此在进行培养基发酵时，添加很多的磷酸盐，这利于产物快速合成。在微生物发酵中钙离子对细胞的生理状况起到了调节作用，例如，使细胞膜的通透性降低，维持细胞状态等。很多酶都用镁来作催化剂。微生物生长所需微量元素有很多，如，钴，铁，锌，锰等。经研究证明，枯草芽孢杆菌的生长中需要锰离子的参与，在发酵培养基中添加适量的氯化锰，可以提升枯草芽孢杆菌生成的发酵物中抑菌物质的活性。 2 微生物发酵受培养条件的影响
聚环氧琥珀酸的研究进展
绿色环保型阻垢剂聚环氧琥珀酸的研究进展 于莉莉李国云 弗克科技（苏州）有限公司 摘要：详细叙述了绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸的合成及其性能，并对其发展方向作出了展望。关键词：绿色阻垢剂，合成，性能 1前言 21世纪，全球都面临着水资源紧缺的突出矛盾，特别是中国。中国水资源匮乏，加上水环境污染严重，可利用的水资源很少，因此如何节约和保护水资源成为当务之急。节约水资源最主要的是节约工业冷却水。其主要方法是循环利用冷却水，提高浓缩倍率，但由于不断的蒸发和浓缩，水中的各种矿物质、藻类及泥沙等不断增多，会导致设备结垢、腐蚀和造成水质污染。这样，就要求向水中投加药剂，以减少损害，其中，使用最多的为投加阻垢剂。 绿色化学是20世纪90年代出现的一个多学科交叉的研究领域[1]，随着人们环境保护意识的不断增强，绿色化学成为研究的重点。在水处理化学中，开发可生物降解的“环境友好”型水处理化学品已经越来越受到人们的重视，成为21世纪中水处理领域的一个重要发展方向，研究绿色阻垢剂也成为当前水处理剂研究中的重要课题。 绿色阻垢剂的发展经历了由天然高分子绿色阻垢剂到人工合成型绿色阻垢剂的过程。天然绿色阻垢剂因其原料来源广泛、无毒、易降解、价廉和易回收等特点，在水处理界得到高度的重视和广泛的研究，发展也很快。常见的天然高分子绿色阻垢剂有葡萄糖酸钠、木质素、淀粉和单宁及其衍生物等[2]。由于天然绿色阻垢剂具有投加量大（50~200mg/L）高温条件下易分解、杂质含量高等缺陷，现在应用较少。目前发展的人工合成型绿色阻垢剂主要包括聚天冬氨酸（PASP）和聚环氧琥珀酸（PESA）。这两种阻垢剂是目前国际公认的具有无磷、可生物降解特性的绿色水处理剂。本文主要介绍PESA的合成、性能及其发展。 2 PESA的发展 聚环氧琥珀酸（PESA）是20世纪90年代初由美国Betz实验室首先开发出来的一种绿色水处理剂[3,4]。下面为聚环氧琥珀酸钠的结构式：
发酵工程研究新进展
题目：发酵工程研究新进展 摘要：发酵工程是现代生物工程的重要组成部分。它由早期的酿造工艺衍化至今，至今已进入高科技领域，是生物工程技术走向产业化的关键技术。随着对发酵技术的研究的深入，比如发酵工程中运用的基因工程技术，使得发酵越来越向我们期望的方向发展，从而使得发酵工程与我们的生活之间的联系越来越密切。 正文： 发酵工程，顾名思义，是发酵原理与工程学的结合，是研究生物细胞（包括微生物，动植物细胞）参与的工艺过程的原理和科学，是研究利用生物材料生产有用物质，服务于人类的一门综合科学技术。生物材料包括来自于自然界的微生物，基因重组微生物，各种来源的动植物细胞。因此，发酵工程是生物工程的基础和支柱。是采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进
行灭菌的技术；下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等），蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等），最后还有产品的包装处理技术（真空干燥和冰冻干事燥等）。 深层了解了发酵工程之后，我们应该继续研究发酵工程的进展 １国际上的研究进展情况 传统的酿造食品，如奶类、豆类、酒类都是用微生物把自然食品发酵成味美、易消化的可口食品。现代提倡的添加氨基酸、维生素的强化食品都是生物工程，特别是发酵工程带来的新成果。国际上用发酵工程法或酶法已开发并生产出了１８种氨基酸，年产量接近百万吨。用淀粉酶、糖化酶和异构酶生产的高果糖浆已都进入规模化生产阶段。 日本协和发酵工业公司运用生物工程技术，制得了苯基丙氨酸。苯基丙氨酸是甜味物质不可缺少的氨基酸。协和发酵工业公司使用微生物体内存在的一种被称为“构架淀粉酶”的物质，把苯基丙酮酸成功地转化为苯基丙氨酸。 英国的科学工作者运用遗传工程技术，对单细胞蛋白质生产菌——甲基养嗜甲基杆菌进行了基因工程改造。他们切除了这种蛋白质生产菌的谷氨酸合成酶基因，把它与大肠杆菌的谷氨酸脱氢酶基因进行重组。结果使重组后的新菌种转化效率提高了
发酵中药研究进展
发酵中药研究进展 摘要：本文通过发酵中药的历史研究概况，不同发酵物料、不同发酵微生物和发酵基质对发酵中药的影响，发酵中药的研究现状及应用现状进行论述。 关键词：发酵；中药；微生物； 中药发酵是借助于酶和微生物的作用，在一定的环境条件下（如温度、湿度、空气、水分等），使药物通过发酵过程，改变其原有性能，增强或产生新的功效，扩大用药品种，以适应临床用药的需要[1]。中药发酵制药技术继承了中药炮制学发酵法的基础上，吸取了微生态学研究成果，结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术，是从中药(天然药物)制药方面寻找药物的新疗效。随着人们对中药的认识不断深入及使用范围的不断扩大，对中药研究也不断地深入，通过先进的检测手段对发酵前后的药物组分进行研究，如通过高效液相检测就发现发酵转化的组分及转化的量，从而更加深入的研究发酵的原理。与此同时，随着现代生物技术的不断进步，特别是酶工程和组织细胞的体外培养的成功，又为中药的新型炮制提供了先进的手段。 1、中药发酵的历史概况 我国人民早在四千多年以前就开始利用微生物发酵来酿酒，我们现在常用的酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品也是古人用微生物发酵来生产的。发酵中药的应用在我国具有悠久的历史，是传统中药加工炮制的重要方法之一，发酵中药作为一种炮制、加工工艺，不但改变了煎、煮、熬、炼、蒸、浸的传统工艺，而且使药效提高、药性发生改变。一些传统中药如六神曲、淡豆豉、半夏曲、红曲豆黄等，也是通过利用自然界微生物固体（如霉菌、酵母等）发酵而成的。但是由于当时认知和条件的限制，传统的中药发酵仅对自然界的菌种进行简单利用，且菌种不纯，针对性不强，不能利用现代研究成果定向改变药物的性能或有意识地根据药物之间的特性进行有目的的组合。同时，对那些在自然界中不占优势、生长条件又要求比较严格的微生物来说，就不可能用来中药发酵[2]。 2、中药发酵的种类 2.1根据发酵物料的状态，中药发酵，也有固态发酵和液态发酵两种类型。 2.1.1中药固态发酵
发酵工程发展现状及趋势
发酵工程发展现状及趋势 引言 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。发酵技术有着悠久的历史，早在几千年前，人们就开始从事酿酒、制酱、制奶酪等生产。作为现代科学概念的微生物发酵工业，是在20世纪40年代随着抗生素工业的兴起而得到迅速发展的，而现代发酵技术又是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程、分子修饰和改造等新技术。由于微生物发酵工业具有投资少、见效快、污染小、外源目的基因易在微生物菌体中高效表达等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。 摘要 当前，发酵工程的应用是十分广泛的，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。 一、发酵工程在各领域的发展现状 1、医药行业 微生物发酵是生物转化法之一,在中药中早有应用。真菌是发酵中药的主要功能菌。发酵时大都采用单一菌种纯种发酵法。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药,后者要提取和制剂用药。发展发酵中药可进一步推进中药现代化和国际化进程,提高中药行业的竞争力,为中药走向世界、造福人类作出新的贡献。 2、食品工业 现代化生物技术的突飞猛进，改写了食品发酵工艺的历史。据报道，由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。目前利用微生物发酵法可以生产近20种氨基酸。该法较蛋白质水解和化学合成法生产成本低，工艺简单，且全部具有光学活性。 3、能源工业 乙醇作为一种生产工艺成熟，生产原料来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。燃料酒精不仅可以缓解能源短缺的问题，从长远的利益和能源的可再生性来看，燃料酒精又是一种潜力巨大的物能源。酒精发酵的方式有间歇式发酵、半连续式发酵和连续发酵。
长链二元酸概述
长链二元酸石油三厂研究所
一、长链二元酸的概况 长链二元酸是指碳链中含有10个以上碳原子的直链二元酸,是化工过程中重要的中间原料，是合成麝香-T、共聚酰胺热熔胶、尼龙工程塑料等特殊用品的主要原料。以长链二元酸为基础原料生产合成高级香料麝香、高级尼龙橡胶、高温电解质、高档热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料等精细化工产品，被广泛应用于化工、轻工、农药、医药、液晶材料等领域。 长链二元酸的结构通式为： HOOC--(CH2)nCOOH (n=9--16) 缩写形式为DC11—DC18。 二、长链二元酸的理化性质 长链二元酸通常是指直碳链两端均为羧基的有机化合物，习惯上将碳原子数超过十的二元酸称为长链二元酸。 十一碳二元酸：主要用于聚酰胺高档工程塑料，是尼龙1011、尼龙611的主要原料，还可作为高档热熔胶、高档润滑剂和合成麝香的重要原料。 表1 十一碳二元酸理化性质及质量指标
十二碳二元酸：(DDDA/月桂二酸)主要用于聚酰胺高档工程塑料，是尼龙1212、尼龙612的主要原料，还可以制备高级香料中间体、高档润滑油、高档防锈剂、高级粉末涂料、热熔胶、合成纤维以及其它聚合物。 表2 十二碳二元酸理化性质及质量指标
十三碳二元酸：(巴西基酸)主要用于制备高级香料及麝香T、热熔胶及其它黏合剂，也是高档尼龙1313的主要原料。 表3 十三碳二元酸理化性质及质量指标 三、长链二元酸的生产 长链二元酸在自然界不存在，十二碳二元酸可以丁二烯为原料进行化工合成，但工艺复杂，条件苛刻，既需高温、高压，又需防火、防爆、防毒设备，收率低、成本高，尤其是环境污染严重。 化工合成长链二元酸的其他生产方法是用硝酸，高锰酸钾等氧化剂对脂肪酸进行氧化，产物是混合物，需要进行分离，而且有大量废水排放。也有的品种使用羰基合成法，技术复杂，催化剂设备投资大。
琥珀酸文献综述剖析
第一章、绪论 一、琥珀酸简介： 早在1550年，.Agricold 首先用蒸馏琥珀的方法得到丁二酸，并由此得名琥珀酸⑴ 它是一种常见的天然有机酸，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中，并广泛地用于医 药、农药、染料、香料、油漆、食品、塑料和照相材料工业，是合成 30多种重要商业 产品关键化合物，具有很高的商业价值。随着国民经济的迅速发展?琥珀酸的使用量和 需求量正在日益增大，目前，琥珀酸大体是由化学法生产的，但直接生产出来的琥珀酸 纯度未达标，市场要求的琥珀酸纯度一般大于 95%,而除了采用顺酐加氢法制琥珀酸时 产品中的琥珀酸纯度会大于 90%以外，其它方法生产琥珀酸产物中琥珀酸的含量通常 都很低，尤其是生物发酵法和石蜡氧化法生产的产品，含有许多种副产物，产物中琥珀 酸的浓度不会大于30%，因此提纯琥珀酸至关重要。在这一背景下，研究一种更有效 的琥珀酸提纯技术便是非常有必要的。 图1琥珀酸为基础的化学制品 1.1.1物理性质 琥珀酸(Succinic Acid ，Butanedioic Acid)，分子式 C 4H 6O 4,分子量 118. 09, 大亂生产型化学品 专业代学品 帕物牛长则激物 1,4 + 丁二静 四翅咲哺 J 内酯 2- 4-亂基丁醸 峙来酸肝 马来酸 弭基琥tflrtt 天#穌酸 丁嫦二 ?剂 二甲華/二乙棊 — 琥珀股盐‘ 4,4-酣类 饲料添加剂 信品廉料 绿色瘠剂 消面嗣- 农面活性剤 保世品
图2琥珀酸结构式 琥珀酸性状为无色三斜晶体或单斜晶体，熔点460—461K，溶于水、乙醇、乙醚等溶剂中，几乎不溶于苯、二硫化碳、四氯化碳和乙醚。琥珀酸无臭，低毒，可燃。比重 1. 572,熔点180C ---187 C,沸点235C （分解）。 温度（C）0 10 20 25 30 40 50 60 70 80 溶解度 （W/W%） 2.80 4.51 6.80 8.06 10.58 16.21 24.42 35.83 51.07 7.07. 1.1.2化学性质 琥珀酸具有二元酸大多数的典型反应，由于琥珀酸分子含有两个活泼的亚甲基，因此又具有许多别的重要反应特性，如卤化、脱水、酯化、磺化、酰化、氧化、还原等。琥珀酸具有优良的性质，所以可合成多种复杂有机物的中间体和制造药物，广泛用于合成塑料、橡胶、医药、食品、涂料等工业中。丁二酸是二元羧酸，134. 8°C时两个羧基脱水生成丁二酸酐，水中可解离为质子和丁二酸根阴离子。 琥珀酸及琥珀酸盐可以参与很多化学反应，其主要反应如下 ①氧化作用：与H2O2反应，氧化为过氧丁二酸。KMnO 4作用下生成草酸等化合物。 ②还原作用：在还原剂作用下还原为I，4.丁二醇和四氢呋喃。 ③可与SQ反应生成2，3—二磺酸基丁二酸。 ④酯化反应：与醇反应脱水可得一系列单酯和双酯。 图3琥珀酸与氨化合物反应 ⑦与氯化铁溶液反应：氯化铁溶液与琥珀酸盐在中性溶液中作用时，即有碱式琥珀 酸铁的淡棕色沉淀形成；同时有若干游离的琥珀酸生成，致溶液呈酸性反应。 3C2H4（CO2Na）2+2FeCl3+2H2O2—C 2H4（CO2）2Fe（OH）+6NaCI+C 2H4（CO2H）2 1.2、琥珀酸的市场及其用途 琥珀酸是一种二羧酸，是三羧酸循环的中间产物，同时也是厌氧代谢的发酵产物之 一，很多微生物生产琥珀酸盐做为它们能量代谢的主要终产物。琥珀酸已被美国FDA 认定为GRAS（一般认为安全），这使得它可以用于多种用途。它是一种重要的二元羧酸平台化合物，是制造新一代生物可降解材料PBS聚酯的主要原料，利用可再生的非粮生物质资源及C（）2 ⑤卤代反应：与PCI3、PCI5反应生成丁二酰氯。
我国发酵工业的现状和发展趋势
生物技术121班刘倩芸 0116 我国发酵工程的发展现状和发展趋势 引言 发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。发酵技术有着悠久的历史，作为现代科学概念的微生物发酵工业是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程等的新技术。由于发酵工业具有投资少、见效快、污染小等特点，日益成为全球经济的重要组成部分。 摘要：发酵工业是指人们利用微生物的发酵作用大规模生产发酵产品的一门传统工业。至今，我国已形成了一个品种繁多，门类较齐全，具有相当规模的独立工业体系，在不同的工业领域中都有重要应用，例如医药工业、食品工业、农业、环境保护等，且随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大。【1】 关键词：我国发酵工业现状趋势问题意见 很早以前，人们就利用发酵技术来生产产品，直到近代才发现发酵是由微生物引起的。发酵工业自20世纪60年代以来迅猛发展，所涵盖的产品也从原来的抗生素、食品等几个方面渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业。发酵工业的迅速发展不仅带动了相关行业的发展，而且对提高产品质量及改善环境等，发挥了重要作用。【2】 一、我国发酵发展的历史 我国传统发酵历史悠久，在《黄帝内经素向》、《汤液醪醴论》里，
已有酿酒的记载。在汉武帝时代开始有了葡萄酒，距今已有两千多年的历史。改革开放促进了社会经济和科学技术的迅速发展，发展了一批具有现代生物技术特征的新产品，使发酵工业进入了一个新的发展阶段。【3】二、我国发酵工业的现状 我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。 随着科技创新和技术进步的推进，科技推广应用和产业化步伐的加快，发酵产业产品空间进一步拓展、产业链不断延伸，发展前景更加广阔。【4】 我国发酵工业的巨大发展不仅在于产量的巨大提升，更在于发酵技术和发酵工艺的巨大进步。当前发酵技术进步主要表现为1．技术经济指标有明显提高；2．工艺技术有重大改进；3．装备水平大大改善。【5】 三、发酵工程在各领域的发展现状 医药行业 微生物发酵是生物转化法之一,在中药中早有应用。真菌是发酵中药的主要功能菌。发酵时大都采用单一菌种纯种发酵法。现代中药发酵技术分为液体发酵和固体发酵。中药发酵技术按应用方式可分为无渣式和去渣式,前者可直接用药,后者要提取和制剂用药。 食品工业 现代化生物技术的突飞猛进，改写了食品发酵工艺的历史。据报道，由发酵工程贡献的产品可占食品工业总销售额的15%以上。目前利用微生
长链二元酸的国内外应用及经济分析
长链二元酸的国内外应用及经济分析
目录 提要 (1) 前言 (2) 1 长链二元酸的性质 (2) 2 聚酰胺工程塑料 (3) 3 服装用聚酰胺类热熔胶 (5) 4 合成香料 (7) 5 合成润滑油 (8) 6 高温高压电容器用电解液 (10) 7 其它精细化工方面 (12) 参考文献 (13)
长链二元酸的国内外应用及经济分析 提要： 本文系统的介绍了长链二元酸的生产、性能及国内外应用情况，并对具有发展前景的聚 酰胺工程塑料、服装用聚酰胺类热熔胶、合成香料、合成润滑油及高温高压电容器用电解液 等进行了重点阐述及经济分析。对于长链二元酸的生产具有一定的促进作用。前言 长链二元酸是指由十个以上碳链组成并含有两个羧基官能团的有机物，即包括各种位置取 代、饱和及不饱和二元酸。本文主要介绍的是饱和直链双末端取代的α,?ω—二羧基长链二 元酸，其分子式为：HOOC(CH2)nCOOH，n≥8。 长链二元酸长期以来是以天然植物油为原料，通过水解、氧化断链或裂解得到，如蓖麻 油经过碱热裂解得到癸二酸，芥酸经臭氧化得到十三烷二酸等。但是用天然植物油生产长链 二元酸，生产工艺复杂，消耗定额高。而且由于受产地，自然灾害的影响原料供应不稳，限 制了长链二元酸的产量，影响了长链二元酸产品的开发及应用。 生物技术应用于石油化工领域，为长链二元酸的生产开辟了新的途径。七十年代后期, 研究人员在油田及土壤中分离并培养出一种能同化长链烷烃的菌种—热带假丝酵母，?该菌 种可以使C9～C18长链烷烃(液体石蜡)双末端氧化形成α,ω—长链二元酸。用微生物发酵 法生产长链二元酸的方法具有选择性强，能耗低，产品易于分离，生产成本低等特点。目前， 国外已有许多公司和厂家正在进行发酵法生产二元酸的研究或试生产。日本矿业公司建有 200t/a的十三碳二元酸的中试装置，美国、德国、荷兰在这方面也做了大量工作。我国对长 链二元酸的研究开发和利用工作是从70年代后期开始的，中国科学院上海植物生物研究所 [1]、北京微生物研究所[2]沈阳林土所及清华大学[3]等，选育优良菌种，?使二元酸的产酸率 有了明显的改善，并且在苏州香料厂、靖江溶剂厂和开封化工三厂等建了十三碳二元酸的小 型试生产装置[4]。但由于工艺、技术等问题已经相继停产或转产。?我院从1986年开始， 引进上海植生所的假丝酵母菌种，进行了筛选、诱变等研究工作，使发酵生产长链二元酸的 技术有较大的提高，其中十三碳二元酸的单罐产酸量达到?120g/120h.L以上，并在1989年 建成了年产量为10t的中试装置，取得了单罐产酸量达到100g/120h.L以上的理想的试验结 果。经过近10年的技术积累，已经初步形成了工业放大的技术软件包。 于此同时，以长链二元酸为原料的开发应用工作在不断进行。自从1988年以来本院先 后开发研制了十三碳二酸乙撑酯(麝香-T)、环十五内酯、环十五酮等香料及高级服装用聚酰 胺热熔胶(PF胶)、电视偏转线圈密封热熔胶(CP胶)、用于喷气式发动机用的高级双酯型润 滑剂和尼龙613、尼龙612等。正在着手开发的有尼龙1313、尼龙1212、尼龙1214等工程 塑料、高温高压电解电容器的电解液及高级轿车等用的高级涂漆等。以下将分别介绍以长链 二元酸为原料的开发应用情况。 1 长链二元酸的性质 长链二元酸为白色结晶，熔点在110℃～150℃之间，长链二元酸的一些性质列入表1。 表1 各种长链二元酸的性质 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━DC-10 DC-11 DC-12 DC-13 DC-14 DC-15 DC-16 DC-17 DC-18 ───────────────────────────────────────────── 化学式C10H18O4 C11H20O4 C12H22O4 C13H24O4 C14H26O4 C15H28O4 C16H30O4 C17H32O4 C18H34O4 分子量202 216 230 244 258 272 286 ? ?300 314
中药发酵技术研究进展精品
【关键字】化学、生物、设计、指南、建议、方法、条件、进展、空间、效益、质量、增长、传统、问题、矛盾、系统、机制、有效、大力、深入、继续、现代、合理、优良、公开、健康、持续、合作、保持、发展、建立、提出、发现、研究、突出、关键、热点、成果、根本、基础、需要、素质、环境、工程、途径、资源、能力、需求、方式、作用、规模、结构、水平、形势、速度、增强、检验、分析、借鉴、调控、形成、拓展、丰富、保护、推广、满足、服务 中药发酵技术研究进展 摘要：现代生物技术与中药传统发酵制药技术的有机结合为中药发酵技术的迅速发展提供了广阔的空间，与传统发酵工艺技术相比，现代中药发酵技术有了长足的进步。对现代中药发酵技术进行初步概述、总结，着重介绍当前发酵技术中的热点——药用真菌双向性固体发酵技术，而后对现代中药发酵技术的优势及前景进行探讨，为进一步的探索研究奠定基础。 关键词：中药；发酵；双向性发酵 Research survey on fermentation of Chinese materia medica Abstract: The combination of the modern biotechnology and traditional fermentation technology of Chinese materia medica (CMM) provides a broad space for the rapid development of fermentation technology of CMM. Compared with the traditional fermentation technology, the modern fermentation technology has made considerable progress, this paper attempts to preliminarily summarize the modern medicine fermentation technology for CMM, and emphasizes the hotspot in the current fermentation technology―medicinal fungi bidirectional solid-state fermentation technology, then discusses the advantages and prospect of fermentation technology in order to lay the foundation for the further study. Key words: Chinese materia medica; fermentation; bidirectional fermentation 中医中药作为中华民族的瑰宝，在预防和治疗 疾病方面做出了突出贡献。近年来，随着人们对健 康的日益关注，国际市场对天然药物以及传统药物 的需求正迅速上升 [1-2] 。我国拥有极为丰富的中药资 源，但是中药成分结构复杂，有效成分的量低，且 人工不易合成，而中药的人工培植又面临成本高、 周期长的问题，因而难以达到工业化生产的要求， 无法满足日益增长的市场需求 [3] 。究其根本原因， 在于我国中药现代化技术水平较低，无法满足中药 现代化发展的需要。而随着现代生物技术的日益发 展，其与中药发酵技术的有机结合为解决这一矛盾 提供了广阔的空间
抗生素研究进展
文献综述 抗生素发酵研究进展 专业年级13生物工程学院环资学院学生姓名王先府学号2013125142 指导教师常海军日期2016.4.30
抗生素发酵研究进展 王先府 （重庆工商大学环资学院2013级生物班2013125142） 摘要：抗生素是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或 其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质，由于其在自然条件下不易获得，现可 利用发酵来生产抗生素，本文对抗生素发酵研究过程多方面进行综述。 关键词：抗生素；菌渣；过程优化 Advances in antibiotic fermentation Jeff （College of environment and resources, Industrial and Commercial University Of Chongqing,2013125142）Abstract：Antibiotics are by microorganisms,(including bacteria, fungi, actinomycetes spp.) or higher plants and animals produced in the process of life with resistance to pathogens or other activity of a class of secondary metabolites, can interfere with other living cells development function of chemical substances, due to its under natural conditions is not easy to get, is now available by fermentation to produce antibiotic, against the students ferment process research are reviewed. Key words：antibiotics; mushroom residue; process optimization 采用发酵工程技术生产医药产品是制药工程的重要部分,其中抗生素是我国医药生产的大宗产品,随着基因工程技术的进展,基因工程药的比例逐渐增大,但抗生素在国计民生中所起的作用是不能完全替代的,特别是西方国家出于能源和环保的考虑,转产生产高附加值的药物,留出了抗生素的市场空间,为我国的抗生素生产发展提供了机遇,作为一个发展中的国家,可以说在相当长时间内, 我国抗生素生产在整个医药产品中仍占很大的比例。 1全发酵研发情况 中国最早生产的全发酵抗生素品种为饲用土霉素钙。世纪年代内蒙古金河生物科技公司等4家抗生素发酵企业开始生产全发酵金霉素产品，并以内蒙古金河生物科技公司的国内国际的市场占有量最大。目前国内有25家抗生素发酵生产企业生产全发酵抗生素产品，产品主要有黄霉素预混剂、饲用金霉素、那西肽预混剂、硫酸黏菌素预混剂、恩拉霉素预混剂、杆菌肽锌预混剂、亚甲基双水杨酸杆菌肽预混剂等由于含量规格不同，目前在我国共获得70多个产品批准文号。这些产品对我国的动物养殖发挥了重要作用主要体现在：①治疗某些动物疾病；②预防某些动物疾病尤其是对那些传染性疾病的预防，保证畜禽的健康生长；③促生长作用使畜禽生长速度加快，可使某些饲养动物缩短喂养周期；④提高饲料转化率也即饲料利用率，使之利用较少的饲料达到相同饲喂效果从而节省饲料提高生产效益⑤提高动物产品质量这其中主要是可提高肉蛋奶的产品质量⑥提高动物机能的抵抗力从而增强动物应付外界不良环境的能力。 近多年来，我国养殖业迅猛发展养殖模式从散养逐步转变集约化养殖，同时我国全发酵抗生素企业的生产技术和研发水平也逐步与国际接轨。因此，我国企业生产的全发酵抗生素产品在国内和国际占有相当的市场。例如，浙江海正药业股份有限公司生产的恩拉霉素预混剂一个品种一年的销
8 琥珀酸工业发酵菌种-CICC 23845
琥珀酸工业发酵菌种 ——大肠埃希氏菌Escherichia coli CICC 23845 z背景 琥珀酸是重要的生物基平台化合物，在食品、医药、新材料等领域有着重要的应用价值，利用农副产品进行生物转化生产琥珀酸是目前产业发展的一个趋势。大肠埃希氏菌CICC 23845是分离于黄牛瘤胃，并经多重诱变筛选获得的高产琥珀酸生产菌种。 z生产特性描述： 产量: ≥70 g/L； 转化率: ≥70%； 验证规模: 30m3； 生产原料: 薯类、玉米、大米等淀粉质原料的糖化液； 发酵温度: 38℃； 发酵周期: 48~60 h； 需氧特性: 厌氧； 说明: 非转基因高转化琥珀酸发酵菌种。 z发酵产物HPLC图谱：
z菌体形态：SEM照片 z GENEBANK 登录号：KR824068（16S rDNA） z生理生化特性： 碳源产酸： 甘油 ＋赤藓糖醇 － D‐阿拉伯糖 ＋ L‐阿拉伯糖 ＋ D‐核糖 ＋D‐木糖 ＋ L‐木糖 － 阿东醇 － β‐甲基‐D‐木糖苷 －D‐半乳糖 ＋ D‐葡萄糖 ＋ D‐果糖 ＋ D‐甘露糖 ＋L‐山梨糖 － L‐鼠李糖 ＋ 卫矛醇 ＋ 肌醇 －甘露醇 ＋ 山梨醇 ＋ 葡萄糖酸钾 ＋ α‐甲基‐D‐葡萄糖 －N‐乙酰葡糖胺＋ 苦杏仁苷 － 熊果苷 － 苷 七叶灵 －水杨苷 － D‐纤维二糖 － D‐麦芽糖 ＋ D‐乳糖 ＋D‐蜜二糖 ＋ D‐蔗糖 ＋ D‐海藻糖 ＋ 菊糖 －D‐松三糖 － D‐棉籽糖 ＋ 淀粉 － 糖原 －木糖醇 － D‐龙胆二糖 ＋ D‐土伦糖 － D‐来苏糖 －D‐塔格糖 － D‐岩藻糖 － L‐岩藻糖 ＋
D‐阿拉伯醇 －L‐阿拉伯醇 － α‐甲基‐D‐甘 露糖苷 － 2‐酮基‐葡萄 糖酸盐 － 5‐酮基‐葡萄糖 酸盐 － 其它： β‐半乳糖苷酶 ＋精氨酸双水解 酶 － 赖氨酸脱羧 酶 － 鸟氨酸脱羧 酶 ＋ 色氨酸脱氨酶 －脲酶 － 柠檬酸利用－ H2S产生 － 吲哚产生 ＋VP 试验 － 明胶水解 － 符号说明：“+”，阳性；“-”，阴性；“+w”，弱阳性。
长链二元酸项目建议书
第一章项目概述 一、项目建设背景 长链二元酸的生产技术目前只有美国、德国、日本和中国掌握。长链二元酸在自然界是不存在的，生产这种产品的主要方法有化学合成法和生物发酵法两种。目前，国外生产长链二元酸主要利用化学合成法，但其合成条件苛刻，需要200℃以上的高温、100个以上的大气压、10个以上的合成步骤以及催化剂，此外还需防火、防爆、防毒设备，因此，化学合成法生产长链二元酸收率低，成本高，环境污染严重。此外，化学合成法生产长链二元酸目前只能生产到十二碳二元酸。生物发酵法在28℃～30 ℃、常压下即可生产，其生产成本仅为化学合成方法生产成本的三分之二，对环境污染小。 第二章项目产品市场分析预测 一、长链二元酸用途（1）尼龙212树脂（ 2）高级润滑油（3）高级尼龙热熔胶（4）高级尼龙工程塑料（5）高级油漆和涂料（ 6）合成香料。 长链二元酸的应用领域主要是：十一碳二酸用于聚酰胺工程塑料，是尼龙1011、尼龙611的主要原料，还用于高档热熔胶、高档润滑剂；十二碳二酸主要用于聚酰胺高档工程塑料，是尼1212、尼龙612的主要原料，还可用于高级香料中间体、高档润滑剂、高档防锈剂、高档粉末涂料、热熔胶合成纤维以及其他聚合物和防腐剂；十三碳二酸用于合成香料；十四碳二酸在粉末涂料和香料行业中有其独特用途，而且还可开发新的聚合物产品；十五碳二酸主要用于香料行业和制药行业，可用于合成十五酮、环十五内酯和人造麝香，可以替代天然麝香配制各种名贵中成药，具有抗菌消炎，通经活血等疗效；十六碳二酸具有十二碳二酸的所有功能，也可用于粉末涂料和香料行业。由于长链二元酸的下游产品的开发潜力广阔，国内长链二元酸的需求量将不断增加，其市场潜力极大。 二、产品优势分析 当今世界面临着资源短缺、能源紧张、环境恶化等严峻形势。保护环境、节能减排和节约粮食变的越来突出重要。用生物法生产长链二元酸是节约能源保护环境的朝阳产业。应用微生物发酵法工业化生产长链二元酸国家只有中
年产1万吨长链二元酸系列产融资投资立项项目可行性研究报告(非常详细)
年产1万吨长链二元酸系列产立项投资 融资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司
地址：中国〃广州
目录 第一章年产1万吨长链二元酸系列产项目概论 (1) 一、年产1万吨长链二元酸系列产项目名称及承办单位 (1) 二、年产1万吨长链二元酸系列产项目可行性研究报告委托编制单位 (1) 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) （一）项目可行性报告编制依据 (2) （二）可行性研究报告编制原则 (2) （三）可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、年产1万吨长链二元酸系列产产品方案及建设规模 (6) 七、年产1万吨长链二元酸系列产项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、年产1万吨长链二元酸系列产项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章年产1万吨长链二元酸系列产产品说明 (15) 第三章年产1万吨长链二元酸系列产项目市场分析预测 (15) 第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (15) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17) 项目占地及建筑工程投资一览表 (17)
六、项目选址综合评价 (18) 第五章项目建设内容与建设规模 (19) 一、建设内容 (19) （一）土建工程 (20) （二）设备购臵 (20) 二、建设规模 (20) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) （一）主要原辅材料供应 (21) （二）原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (21) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) （一）工艺技术来源及特点 (25) （二）技术保障措施 (25) （三）产品生产工艺流程 (25) 年产1万吨长链二元酸系列产生产工艺流程示意简图 (26) 三、设备的选择 (26) （一）设备配臵原则 (26) （二）设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30) （一）年产1万吨长链二元酸系列产项目建设期污染源 (30)
发酵工程综述
发酵工程综述 娄宏跃 （12级生物工程专业（1）班） 摘要：抗体酶是具有催化活性的免疫球蛋白，又被称为催化抗体。[1]由于它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性，因而催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的，特别是自然界不存在的高效催化剂，对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值。本文主要对抗体酶的生产工艺及其应用进行综述。 关键词：抗体酶；发酵；微生物；酶工程 前言： 自从1986年Schultz和Lerner首次证实由过渡态类似物为半抗原,通过杂交瘤技术产生的抗体具有类似酶的催化活性以来,抗体酶一直是科学界的“宠儿”。[2]短短十几年,抗体酶已显示出在许多领域的潜在应用价值,包括许多困难和能量不利的有机合成反应,前药设计,临床治疗,材料科学等多个方面。抗体酶和天然酶在功能上有许多相似之处,如催化效率高,具有专一性、区域和立体选择性,可进行化学修饰和具有辅助因子等,并且在饱和动力学与竞争性抑制方面也极其相似。 一、抗体酶的发现 1946年，Pauling用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降低反应能级。他指出，酶通过某种方式与高能、短寿命的过渡态结合而起催化作用。这个过渡态构型中某些键在形成，另一些键在断裂，存在时间极短，半衰期约为10 ~10 s，实际中极难捕获。[3]同时，Pauling又指出酶和抗体的根本不同在于前者选择性的结合一个化学反应的过渡态，而抗体则是结合一个基态分子。 既然过渡态分子难以捕获，而过渡态类似物是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的稳定物质，于是人们就设想，只要寻找到与反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞争性抑制剂，就等于发现了过渡态类似物；还有一种思路，就是这种类似物也能根据化学反应机制推测设计出来。然后，以过渡态类似物为半抗原，利用哺乳动物的免疫系统，诱导与其互补构象的抗体产生，这种抗体即具有催化活性——这就是1969年