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    酮酸發(fā)酵法制備關(guān)鍵技術(shù):實(shí)現(xiàn)工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)酸

    作者: 2019年08月08日 來源:全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量:
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    酮酸是一類同時(shí)具有羧基和酮基的有機(jī)酸,在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。因*實(shí)現(xiàn)了α-酮戊二酸和丙酮酸的工業(yè)規(guī)模發(fā)酵,并使我國成為第一個(gè)能夠工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)所有碳中心代謝途徑相關(guān)有機(jī)酸的國家,

      酮酸是一類同時(shí)具有羧基和酮基的有機(jī)酸,在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。因*實(shí)現(xiàn)了α-酮戊二酸和丙酮酸的工業(yè)規(guī)模發(fā)酵,并使我國成為第一個(gè)能夠工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)所有碳中心代謝途徑相關(guān)有機(jī)酸的國家,酮酸發(fā)酵法制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目獲得2015年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

      由于α-酮戊二酸和丙酮酸化學(xué)合成法會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重、生產(chǎn)過程和產(chǎn)品安全性差、能耗高和得率低等問題,無法在食品、化妝品等領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模推廣,因此生物發(fā)酵法被寄予厚望。但因二者分別位于碳氮代謝平衡和糖酵解途徑調(diào)控的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),其合成與積累涉及復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制,α-酮戊二酸和丙酮酸是碳中心代謝途徑中*后兩個(gè)未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的有機(jī)酸。

      承擔(dān)該項(xiàng)目的江南大學(xué)校長陳堅(jiān)教授及其團(tuán)隊(duì)在國家“863”計(jì)劃的資助下,長期開展有機(jī)酸發(fā)酵研究,他們在國內(nèi)外*進(jìn)行了典型酮酸α-酮戊二酸和丙酮酸的發(fā)酵法制備技術(shù)開發(fā),并取得了四大創(chuàng)新。

      一是發(fā)明了高通量定向育種方法;二是發(fā)明了理性代謝工程方法,顯著提升了酮酸積累效率;三是發(fā)明了酮酸發(fā)酵優(yōu)化與控制技術(shù);四是發(fā)明了酮酸全膜法提取技術(shù)和醇析—低溫多效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶精制工藝,實(shí)現(xiàn)了酮酸的高收率、低能耗、低成本制備。

      該項(xiàng)目在完成實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的酮酸菌種定向選育、高產(chǎn)菌株代謝工程改造、發(fā)酵過程優(yōu)化和酮酸分離提取等研究工作的基礎(chǔ)上,從2009年開始,在江蘇、四川、浙江等5家從事發(fā)酵法生產(chǎn)通用有機(jī)酸、特種有機(jī)酸、功能性食品組分的企業(yè)分別進(jìn)行了中試和工業(yè)化規(guī)模試驗(yàn),首次實(shí)現(xiàn)了α-酮戊二酸和丙酮酸的工業(yè)規(guī)模發(fā)酵。

      項(xiàng)目組采用膜法和多效結(jié)晶法建設(shè)的2000噸/年工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)線,α-酮戊二酸和丙酮酸總收率分別為82%和84%,成本僅為現(xiàn)有化學(xué)合成法的52%和67%。

      來自5家應(yīng)用單位的意見反饋,酮酸發(fā)酵法制備的α-酮戊二酸和丙酮酸技術(shù)先進(jìn)、發(fā)酵產(chǎn)量高、生產(chǎn)強(qiáng)度大、綜合成本低,具有較高的利潤率。此外,酮酸發(fā)酵法生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)有機(jī)酸產(chǎn)品具有較高的兼容性,可以促進(jìn)傳統(tǒng)有機(jī)酸發(fā)酵企業(yè)的快速升級。采用該項(xiàng)目發(fā)酵法技術(shù)生產(chǎn)的酮酸產(chǎn)品不僅打開了國內(nèi)市場,同時(shí)還出口到美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū),取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

      此外,該技術(shù)還被日本*大的生物技術(shù)公司和全球*大的氨基酸和衍生產(chǎn)品供應(yīng)商日本國味之素株式會(huì)社購買,成為該公司從中國引進(jìn)的*一項(xiàng)發(fā)酵技術(shù)。味之素公司進(jìn)行了丙酮酸生產(chǎn)技術(shù)的系統(tǒng)評估和對該項(xiàng)目發(fā)酵法生產(chǎn)技術(shù)的驗(yàn)證后,認(rèn)為該項(xiàng)目技術(shù)顯著優(yōu)于現(xiàn)有的化工法和酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)工藝,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國際*水平。

      該項(xiàng)目共獲16項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán),核心專利獲得聯(lián)合國世界知識產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)與國家知識產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合頒發(fā)的2014年中國專利金獎(jiǎng),形成了涵蓋菌種定向高通量選育、理性代謝途徑改造和發(fā)酵過程優(yōu)化的專利群。

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