生物技术与化学工业的可持续发展ppt课件.ppt

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1、,沈寅初,生物技术与化学工业的可持续发展,可持续发展面临的问题,资 源能 源水 源环 境土 地人 口,保持可持续发展的对策,1.循环经济（资源循环使用）2.节约资源（能源），发掘新资源3.利用国际资源4.提高资源（能源）利用效率5.绿色产品、绿色工艺6.采用生物技术7.保护环境及土地8.控制人口,减少资源能源消耗减少废弃物排放,改变原料路线改变物质生产工艺,世界各国产出1美元的能源消耗比较,生物技术能做些什么？,改变产品生产原料路线改变产品生产工艺,生物技术产业的特点,利用再生性资源符合可持续发展生产过程温和污染少，多为可利用废料自身效率提高潜力大,生物技术改造后自身效率提高实例,生物技术生产

2、化学品的方式,生物质原料 产物 相关底物 产物,多酶系统催化,（发酵）,单酶催化,（生物催化）,生物直接生产的化学品,生物技术生产农用抗生素,生物质原料生产的主要有机酸,生物质原料生产的主要氨基酸,生物技术生产维生素,生物技术生产保健品,生物质原料生产高分子化合物,生物技术生产化工原料,生物技术的能源路线,太阳能 陆地：1150亿吨/年 海洋：550亿吨/年,碳水化合物,生物柴油,农业生物技术,25吨/公顷,甲醇,乙醇,甲烷,氢,1700亿吨/年,生物技术生产乙醇生产工艺的进步,糖蜜淀粉 葡萄糖 乙醇淀粉 乙醇 化学品纤维素 葡萄糖 乙醇酒精浓度 10 20生产用菌种：耐高温、耐乙醇、耐渗透压

3、 自凝絮、快发酵,传统化工工艺,乙醇代替汽油的可能性,石油有关的生物技术,生物催化脱硫流程,生 物 催 化 反 应,生物催化技术生产化学品,淀粉酶、糖化酶,异构酶,天门冬氨酸酶,苹果酸酶,水合酶,腈酶,水合酶,加氧酶,脱羧酶,加氨酶,酶催化在光学活性手性化合物合成中的应用,手 性 化 酶,微生物酶异构化合成手性化合物,NOCl,NH3,Backman rearrangement reaction,H2SO4,Cyclohexene,Nitrosdimer,DL-Aminocaprolactam,D-型,L型,L-Lysine,异构酶,水解,氨基化合成氨基手性化合物,加氨酶,水 解 手 性 化,

4、水解酶,还 原 手 性 化,还原酶,DL-,（L-）,（D-）,Microbial reduction of inabenfide ketone derivative to(S)-inabenfide,Ketone derivative of inabenfide,(s)-inabenfide,Agonomycetales sp.,yield:98%optical purity:ca 100%,Asymmetric enzymatic hydrolysis of racemic allethrolon acetate to(R)-allethrolon,microorganism or enz

5、yme,acetate of racemic allethrolon,(R)-allethrolon,(S)-allethrolon,生物技术在工业中应用的问题,生物技术效率低、成本高产物浓度稀在水溶液中反应水消耗量大酶（生物体）安定性差易污染杂菌工艺过程复杂、控制点多计算机联机控制较难操作者技术素质要求高动植物细胞培养技术问题更多,生物技术在化工领域应用优先研发的课题,实现几个关键化工原料产品的经济性产业化从可再生资源开发新产品更广泛地发现新生物源改造生物，提高生物加工效率开发生物催化的新领域开发未利用的生物资源生产有用物质解决生物技术规模生产的工程问题，控制及过程检测问题基因重组技术的开发

6、和应用,上 海 市 农 药 研 究 所(原化工部上海生物化工研究中心)做了哪些工作？,利用生物质开发生物源农药,发现的新生物源农药活性物质,磷氮霉素白肽霉素制黄杆菌素拟鲥霉素变构霉素RS-22 A、B、C,磷氮霉素类化合物的结构,Antifungal avtivity of phosphazomycin C,*Conventional agar dilution method was employed using potato-sucrose medium.MICs were observed after 72 hours incubation.,磷氮霉素增加血小板作用（体内试验）,变构菌素的

7、结构,Tautomycetin,Antimicrobial activity of tautomycin,The conventional agar diution method was used.Medium:potato sucrose agar.,拟鲥霉素的结构,拟鲥霉素的抗菌作用,拟鲥霉素的抗菌作用,*1（丁基氨基甲酰）2苯并咪唑,白肽霉素的结构,白肽霉素的抗菌活性,制黄杆菌素的结构,制黄杆菌素的抗菌活性,RS-22活性成份的化学结构,RS-22 A:R1=H,R2=HRS-22 B:R1=CH3,R2=HRS-22 C:R1=CH3,R2=CH3,实现产业化的研究成果,可再生资源生产

8、活性物质井冈霉素7051杀虫素浏阳霉素Lovastatin2098 FK506金核霉素Tautomycin,井 冈 霉 素 A,白色吸湿性粉末，微碱性分子式：C20H35NO13 分子量：497.5熔 点：无固定熔点，约102开始熔化，135分解旋光性：旋光 11010（C=1 H2O）溶解性；溶于水、甲醇、DMF、DMSO；微溶于乙醇、丙酮；不溶于酯、醚、苯等有机溶剂稳定性：pH 59时稳定,井冈霉素对主要病害的防治作用,井冈霉素和有机砷制剂的比较,7051 杀 虫 素,原料淀粉黄豆粉等农副产品,微生物发酵,7051杀虫素和目前常用杀虫剂效果的比较,7051杀虫素生产的工艺路线,生产菌种制备

9、,种子罐,发酵罐,放罐,压滤,上柱吸附,解吸,浓缩,结晶,制剂,7051杀虫素产业化后的经济效益,浏阳霉素结构及其急性毒性,R1,R2,R3,R4=methyl;nonactinR1,R2,R3=methyl,R4=ethyl;monactinR1,R2=methyl,R3,R4=ethyl;dinactinR1=methyl;R2,R3,R4=ethyl;trinactinR1,R2,R3,R4=ethyl;tetranactin,浏阳霉素对抗性螨害的防治效果,2098 抗 生 素,2098FR900520 RCH2CH3 FK-506 RCH2-CH=CH2,Compactin类降低胆固醇

10、药物,Compactin,Provastatin,Lovastatin,Simvastatin,变 构 霉 素 的 结 构,Antimicrobial activity of tautomycin,The conventional agar dilution method was used.Medium:Potato-sucrose agar for yeasts and fungi.Bouillon agar for bacteria.,腈酶、腈水合酶在工业上的应用,丙烯酰胺工业化生产脂肪腈化合物的催化水合芳香腈化合物的催化水合杂环腈化合物的腈化水合手性催化中的应用,分解腈类化合物的微生物,

11、含腈化合物的水解,水解酶,腈水合酶对杂环腈化合物的催化水合,腈酶、腈水合酶在手性催化中的应用（一）,腈酶、腈水合酶在手性催化中的应用（二）,芳香腈化合物的水合催化,用于丙烯酰胺工业生产的微生物,只含腈水合酶，不含酰胺酶和腈酶，反应只按下列进行2.对底物耐受性高3.对产物耐受性高4.稳定性好5.催化效率高,丙烯酰胺的工业化技术,丙烯酰胺 Acrylamide制法硫酸水合法钢镍催化水合法微生物酶催化水合法,催 化,水 合,丙烯腈水合酶的制备流程图,丙烯腈水合酶催化水合流程图,工 艺 路 线,微生物催化法,丙烯腈水,催化剂,水合反应100150,脱色,催化剂分离,未反应丙烯腈分离,浓缩,产品,丙烯腈水,固定化细胞,水合反应1525,脱色,固定化细胞分离,浓缩,产品,化学法（铜催化法）,微生物催化法与化学法比较,微生物法生产丙烯酰胺的优点,工艺简单，投资少产品质量高，易合成超高分子量聚丙烯酰胺转化率高原料丙烯腈单耗低反应条件温和，能耗低三废少,腈水合酶催化法生产丙烯酰胺装置,生物催化技术产业化成果,丙烯酰胺丙烯酸烟酰胺羟基乙酸S-烯醇酮-丙氨酸,谢谢,谢谢！,供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019),