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Vc发酵伴生依赖性解除及环境友好生产新技术
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TQ466.3
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于维生素C (Vc)工业生物发酵领域的技术革新。 我国Vc年产量约为12万吨,占全球总产量90%以上,是出口量最大的原料药之一。Vc生产采用混菌发酵法,产酸菌必须依赖伴生菌才能生长并进行糖酸转化。但混菌发酵中极难同时满足两菌之各自需求,常常顾此失彼而导致混菌关系失衡。这种伴生依赖性是影响发酵稳定运行、阻碍产率提升的最大技术瓶颈。另外,我国Vc产业年排放12万吨废菌渣(COD值8-10万mg/L)和4万吨废母液(COD值80-100万mg/L),排放量大且COD值高,目前尚无有效处理途径,给企业带来巨大环保压力。 针对上述问题,项目团队历时10余年,在Vc混菌关系、伴生活性物质、关键催化酶、发酵调控、废弃物再利用等方面开展了深入研究,最终建立了Vc发酵伴生依赖性解除及环境友好生产新技术。主要创新性成果包括: 1)研发出简便、廉价的伴生活性制剂制备工艺,首次构建出以伴生活性制剂替代伴生菌、解除伴生依赖性的Vc发酵新技术:进而依据山梨糖脱氢酶和古龙酸还原酶之特性差异,建立双平台控制单菌发酵新工艺,并实现工业化应用。 2)单菌发酵新技术大幅减少伴生菌数量,直接削减了废菌渣排放量;再利用等电热聚凝技术,把废菌渣制成饲料蛋白;采用酸盐转型及核酸去除技术,高效提取废母液中的古龙酸。上述技术大幅减少大宗废弃物COD排放量。 3)从分子水平上揭示了混菌发酵的伴生规律和作用机理,率先分离并纯化出伴生活性物质,查明其为一个3.6万道尔顿酸性单亚基蛋白质,系统检测其理化特性和生成规律,为建立解除伴生依赖性发酵新技术提供了理论依据。 4)分离并纯化两个关键酶-山梨糖脱氢酶(正向酶)及古龙酸还原酶(反向酶),査明其酶促反应条件及差异,针对性地增强山梨糖脱氢酶活性、减弱古龙酸还原酶活性,为形成一套高效酶促催化双平台控制体系奠定了基础。 依赖性解除发酵技术使发酵转化率提高了4.3个百分点,发酵周期缩短17.7%,古龙酸批次产率提高了6.04%,节省原材料和能耗16.4%;大宗废弃物资源利用技术把废菌渣制成菌体蛋白、回收废母液中古龙酸,分别减排废菌渣COD达80%和废母液COD达56%。 项目成果已获授权国家发明专利13项、实用新型专利2项,发表博/硕士学位论文17篇、学术期刊论文30篇(其中SCI收录论文7篇),参编英文专著1部,获辽宁省科技进步一等奖1项,其他省、市级科技奖励5项。 项目整体技术成果于2014年10月在东北制药集团股份有限公司实现生产应用。近三年(2015-2017)累计新增销售额9.68亿元,新增利润5.17亿元,减排COD达1.40万吨(COD减排经济效益约3.71亿元)。
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