安徽農業(yè)科學, Joumal of Anhui Agr.Sei.2011,39(4):2230-2234責任編輯張彩麗貴任校對傅真治生物質的生物轉化與利用研究進展張立科,田水泉,楊風嶺,白巧(許昌學院化學化工學院,河南許昌4600摘要生物質的生物轉化與利用在生物質能源開發(fā)、生物質材料制備和生物活性藥物制取等領城已取得了豐厚的研究成果。對非糧生物質資源的生物轉化與利用研究、生物質資源生物轉化生物材料的過程優(yōu)化研究,生物質資源生物轉化生物藥物的酶工程研究等方面進行了綜逑,并對生物質資源生物轉化的方式與途徑進行了分析關鍵詞生物質;生物轉化;生物能源;生物材料;生物活性藥物中圖分類號TQ24.19文獻標識碼A文章編號0517-6611(201)04-02230-05Research Progress of Bioconversion and Utilization of BiomassZHANG Li-ke et al (School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuchang College, Xuchang, Henan 461000)Abstract The research of bioconversion and utilization of biomass resources has already got substantial achievement iny devel-opment, biomass materials preparation and bio-active drug production. Therefore, the study on the bioconversion andbiomass resources, and the study on the process optimization of the bioconversion of biomaterials from biomass resouthe study orgineering of biomedicine what transformed from biomass resources were summarized, finally, the methods and ways of the bio-conversion of biomass resources were anaKey words Biomass; Bioconversion; Bioenergy; Biomaterials; Bioactive drug建立在石油煤炭及天然氣等化石資源基礎上的現(xiàn)代化物油等。因此對生物質資源生物轉化能源的研究成為目前學工業(yè),一度成為滿足人類生活和保障社會經濟發(fā)展的重要能源研究領域的重要課題?；A工業(yè)。但由于化石資源的過度開發(fā)與利用累計的效應,11生物質資源生物轉化沼氣在各種可供開發(fā)的生物質相繼也出現(xiàn)了諸多問題化石資源儲量的有限性誘發(fā)了化資源中農作物秸稈是最為豐富的一種富含有機質(80%~石資源的漸趨枯竭問題;化石資源轉化過程中產生的環(huán)境污90%的生物質資源)。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)報道,世界染物,導致區(qū)域性和全球性環(huán)境生態(tài)問題;另外,眾多由化上種植的各類谷物每年可提供秸稈17億t。以秸稈為發(fā)酵石資源而來的化學合成品的不可降解性使用之后的殘留物原料可生產替代化石能源的清潔能源—沼氣在美國、希成為危害環(huán)境的世界性公害。為控制或減少化石資源的使臘、瑞典以及一些發(fā)展中國家都對秸稈作為沼氣原料生產生用、降低環(huán)境和生態(tài)成本,各國政府紛紛頒布政策法規(guī)鼓勵物質能進行了大量研究33,開發(fā)利用可再生資源,尤其是生物質資源,因此生物質資早在20世紀80年代我國以植物秸稈為發(fā)酵原料生產源的轉化與利用也成為當今各國化學化工領域研究的熱點沼氣的技術就在戶用沼氣池中有過應用,后來由于產氣效果問題。從理論上講,生物質資源的轉化與利用主要有以下不理想及出料難等問題沒有解決而逐漸停滯。近年來隨著4種方式:生物質資源的物理轉化與利用生物質資源的物理生物技術的進步以及農業(yè)主產區(qū)秸稈資源的過剩和部分地化學轉化與利用、生物質資源的化學轉化與利用和生物質資區(qū)農民就地焚燒秸稈帶來環(huán)境問題植物秸稈生物轉化沼氣源的生物轉化與利用。實踐證明,前3種方式都不同程度地研究重新引起重視。植物秸稈生物轉化沼氣的關鍵是產甲存在著轉化與利用條件苛刻資源利用率較低和環(huán)境污染等烷菌的接種和復合菌劑的制備。問題,而生物質資源的生物轉化與利用的條件比較溫和并韓天喜以秸稈為原料,用老沼液作為接種物,通過能實現(xiàn)多級循環(huán)利用,不僅不會對環(huán)境造成危害,而且還有15.7%31.0%如2.%%和9.0%不同濃度的接種物進行對利于改善已經被破壞了的環(huán)境與生態(tài)。筆者主要從生物質比試驗后發(fā)現(xiàn)62.%%和92.0%的濃度能夠大幅度提高產資源的生物轉化與利用在生物質能源開發(fā)生物質材料制備氣效率濃度1.7%就可以完成系統(tǒng)啟動而濃度310%效和生物活性藥物制取等領域研究現(xiàn)狀進行了概述和前瞻率較高且產氣過程穩(wěn)定。由細菌放線菌、真菌組成生物1生物質生物轉化生物質能源復合菌劑,既可用于秸稈堆肥加快秸稈腐熟,又可用于預處生物質(bima)資源是由生物直接或間接利用綠色植理秸稈。用該菌劑預處理后的秸稈可使秸稈的內部結構發(fā)物光合作用而形成的有機物。它包括所有的植物、動物或微生變化秸稈變柔軟、疏松作為產沼氣的原料入池后縮短生物以及由這些生物產生的排泄物和代謝物。各種生物質了秸稈產沼氣的啟動時間提高了產氣量。還有研究表資源中都含有能量可以轉化為能與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的可再生明生物復合菌劑預處理后的秸稈直接作為產沼氣的發(fā)酵原能源,即生物質能。利用生物轉化技術能將生物質資源轉化料加快了產沼氣的啟動時間啟動時間只需2-7d;其產氣為各種潔凈的“含能體能源”,如沼氣、燃料乙醇、生物氫和生量比對照提高了42.15%-5235%1.2基金項目河南省政府決氧研究課題(2010525);河南省教育廳自蓄燃料乙tTY中國煤化工物質資源生物轉化CNMHG階段是以玉米、小麥科學研究資助計劃項日(2010B150031)為原料利用糧食產品或油作者簡介張立科(19-),男,河南舞陽人,講師從事環(huán)境化學、分析化料作物雖然技術已經成熟但卻面臨著“與人爭糧”的問題學研究E-mil: zhanglk@xcu,dhu訊作者,講師,碩士事化學化工研究,Emil; tianquan56@163.cm。顯然僅依靠糧食作為燃料乙醇的原料并非長久之計。第2收稿日期2010-11-29階段是非糧燃料乙醇階段以薯類等為原料。但是,薯類也39卷4期張立科等生物質的生物轉化與利用研究進展231在國家糧食統(tǒng)計范圍內,并且薯類生產有地域限制因此這為了突破野生型細菌的產氫能力人們把誘變育種和基方案也不能完全滿足未來的需要。第3階段是以農業(yè)廢因改良作為進行高效產氫細菌的育種是一個突破口。其中,棄物如植物秸稈等為主要原料制燃料乙醇。植物秸稈生物誘變育種是一種比較成熟的技術,鄭國香等采用紫外誘變獲轉化獲得燃料乙醇的關鍵是獲得纖維素乙醇用酶使纖維素得的高效穩(wěn)定產氫突變體的產氫能力比對照菌株提高40%物質產生葡萄糖進而發(fā)酵獲得燃料乙醇。Genencor公司于2000年10月宣布,為纖維素轉化乙任南琪等利用紫外線誘變獲得1株高效產氫突變菌株醇開發(fā)出了第一種商業(yè)化生物質酶 Accellerase100,該酶可UV-d48,其單位體積產氫量和最大產氫速率比對照菌株使復雜的木質纖維素生物質還原為可發(fā)酵的糖類,且具有以分別提高了65.1%和56.4%,其氫氣產率是對照菌株的1下優(yōu)點:①可提高各種原料的糖化性能;②可使糖化與發(fā)酵54倍。過程(SSF)同時進行,為二步依次進行的水解與發(fā)酵(SHF)1.4生物質資源生物轉化生物柴油生物柴油,又稱脂肪過程或兩者的組合;③高活性的葡糖酶,可使殘余的纖維二酸甲酯,是以植物果實、種子、植物導管乳汁或動物脂肪油糖量最少,從而有較高的糖化作用,并最終有較快的乙醇發(fā)廢棄的食用油等作原料,與醇類(甲醇、乙醇)經交酯化反應酵速度,產率也可提高;④未澄清的產物即酶生產中剩余營獲得。生物質資源生物轉化生物柴油主要有催化法和生物養(yǎng)物除了由糖化作用產生發(fā)酵糖類外,適用于作酶母;⑤可酶催化法合成2種方式?；瘜W催化法合成生物柴油存在有保證酶配方化學品不會影響糖化碳水化合物(醣)的分布或工藝復雜、能耗高、色澤深、成本高生產過程有廢堿液排放繼而影響酶母發(fā)酵。該公司于2008年3月初宣布,又開等缺點,而生物酶法催化合成生物柴油具有條件溫和酶發(fā)了新一代纖維素乙醇用酶 Accellerase1500。使用該酶從量小、無污染排放等優(yōu)點,因此,生物酶催化法合成生物纖維素原料如谷物秸稈、甘蔗渣、木屑換季牧草來生產乙醇油具有良好的工業(yè)應用前景。降低酶催化生產物柴油的成或生物化學品可大大降低成本。我國清華大學李十中教授本,提高固定化脂肪酶和固定化細胞催化轉酯化反應的轉化主持研究的甜高粱稈固體發(fā)酵乙醇技術,采用我國傳統(tǒng)的固率及其重復使用批次是生物酶催化法合成生物柴油工藝的體發(fā)酵技術,讓甜高粱稈在發(fā)酵池中發(fā)酵,然后再蒸出乙醇。關鍵發(fā)酵時間30h(玉米乙醇為55h),乙醇回收率高達94%。為了增加胞內脂肪酶催化活性的穩(wěn)定性,Ban等用1.3生物質資源生物轉化制氫生物質資源生物轉化制氫0.1%戊二醛交聯(lián)處理固定根霉菌 R-pus oryize IFO4697細既可用于燃料電池,也可成為今后氫燃料的主要來源之一,胞結果發(fā)現(xiàn)用戊二醛處理固定化細胞后,分3步加入甲具有較大的發(fā)展前景。近年來世界各國在生物質資源生物醇胞內酶醇解大豆油的活性經6次回用,沒有明顯下降;每轉化制氫方面,從產氫的機理細菌的選育細菌的生理生態(tài)次回用,產物甲酯的含量為70%~83%。這種方法能直學、生物制氫反應設備的研制等方面都進行了大量研究。迄接利用微生物細胞內的酶催化合成生物柴油細胞分批培養(yǎng)今為止,已研究報道的生物質資源生物轉化制氫主要有光合與固定化同步進行,其催化效率高;省去了酶的分離純化過生物轉化制氫和發(fā)酵生物轉化制氫2種方式程,生產成本降低;酶對乙醇的耐受性增加,有利于反應后產光合生物轉化制氫是利用藻類和光合細菌直接將太陽物的分離及細胞的回用。能轉化為氫能。光合生物轉化制氫的途徑有光合成生物制為生產重組脂肪酶,人們還通過DNA體外重組定點突氫、光分解生物制氫、光合異養(yǎng)菌水氣轉化反應和光發(fā)酵4變或合理的蛋白質分子設計,對脂肪酶分子進行改造降低種。光發(fā)酵生物制氫主要是通過光子捕獲光合作用后的能酶的生產成本,增強熱穩(wěn)定性、醇耐受性及pH穩(wěn)定性提高量將電荷分離產生高能電子,并形成ATP,而高能電子產生其催化效率。Fared,固氮酶利用ATP和 Fared將氫離子還原為氫氣,因而2生物質生物轉化生物材料這種方式的產氫量相對于其他3種途徑比較高。由于發(fā)酵生物質生物轉化生物材料不僅能夠解決材料不可降解生物轉化制氫利用的是厭氧化能異養(yǎng)菌,與光合制氫相比,造成的白色污染,緩解石油危機還能滿足人們對于新型材有無需光照、產氫率高和產氫穩(wěn)定等優(yōu)點,因此厭氧發(fā)酵制料不斷增長的需求。目前,用生物質生物轉化合成的聚乳酸氫法被認為是更具有發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|資源生物轉化制氫(PLA)聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)和方式。厭氧產氫微生物是厭氧發(fā)酵制氫過程中的核心,很多聚對苯二甲酸內二酸酯(PT)是生物質生物轉化生物材料研究者針對厭氧發(fā)酵產氫的發(fā)酵類型、菌種選育等方面進行的典型代表。大量的工作。2.1生物質生物法制聚乳酸(PLA)聚乳酸(PLA)是性能目前報道的產氫細菌多數(shù)為丁酸發(fā)酵和混合酸發(fā)酵梭優(yōu)異的功能纖維和熱塑性材料,具有優(yōu)異的成膜、成纖維能菌屬( Clostridium)為丁酸發(fā)酵中的主要產氫細菌腸杄菌為力及生物可降解性,可用作包裝、紡織和醫(yī)用材料。蘄云宜混合酸發(fā)酵中的主要產氫細菌用生并進一步聚合成生物就厭氧發(fā)酵進行微生物產氫的方式來看,大體上可分為降解1中國煤化可做成高質量的肥2種類型:一是利用純菌進行微生物產氫,二是利用厭氧活性料和CNMHG-。利用該法制得污泥或其他混合物以混合培養(yǎng)方式進行產氫。通常 Enter-的聚乳酸可制造垃圾塑料袋、農膜等塑料制品。據(jù)報道,日orsp.主要用于純培養(yǎng),而 Clostridium即p則是混合培養(yǎng)本九州工業(yè)大學研發(fā)了一項利用食品廢料制取聚乳酸技術中的優(yōu)勢微生物出。他們以食品廢料為原料先制取精制乳酸,進而合成聚乳酸。2232安撒農業(yè)科學2011年北九州市利用此項技術將建設一座利用廢棄食品制造生物菌可以利用果糖木糖、延胡索酸衣康酸、丙酸乳酸作為碳降解塑料的工廠,以利于建設循環(huán)型城市源生產PHB然后通過微生物發(fā)酵在細胞內積累的PHB經華東理工大學的高克亮進行了酶法合成聚乳酸類生物過破壁分離提取等處理后可獲得一定分子量的純PHB。醫(yī)用與生物紡織材料研究,認為聚乳酸是重要的生物紡由于目前常用的PHB提取技術如次氯酸鈉法有機溶劑織和生物醫(yī)藥原料,目前化學法合成研究方興未艾但化學法、表面活性劑一次氯酸鈉法、氨水法等易造成環(huán)境污染,因法合成存在諸如反應條件苛刻能耗高,對環(huán)境存在污染等此基因合成是最有前景的方法。問題,該研究利用酶法合成聚乳酸,可解決上述關鍵問題,生人們利用基因工程法將可合成PHB的A. eutrophus菌物催化反應條件溫和能耗低,對環(huán)境友好,符合綠色化學要(產堿桿菌屬)的有關酶引人油菜、向日葵等植物中獲得了求。該技術有望開發(fā)功聚乳酸的生物技術合成工藝,產品在“轉基因植物”,從這些轉基因植物的細胞質或質體中可克隆生物醫(yī)用材料和生物紡織領域有著廣闊的應用前景。合成PHB。由于避免了細菌合成PHB的分離提純步驟,使2.2生物質生物法制聚羥基脂肪酸酯(PHA)聚羥基脂肪合成成本降低成為可能,所以,利用轉基因植物合成聚酯的酸脂( polyhydroxyalkanoate,PHA)是很多細菌合成的一種細方法為生物降解材料的研制開辟了誘人的前景。胞內聚酯在生物體內主要是作為細胞內碳源性物質而存在陳國強等用廢糖蜜為原料生產PHB用水解淀粉為原料的。具有生物相容性光學型壓電性、氣體相隔性等多種優(yōu)生產PHB和PHBV實現(xiàn)了世界上首次規(guī)?；a第3代秀性能。由于它的力學性能與某些熱塑性材料如聚乙烯聚PHA-羥基丁酸共聚羥基乙酸酯( PHBHHx),且用基因工程丙烯類似,并且可以完全降解進入自然生態(tài)循環(huán),因而被認菌埃希氏桿菌和廉價淀粉水解糖碳源合成PHB,細胞干重達為是一種“生態(tài)可降解塑料”。200g/L,PHB含量在80%以上2)。目前,通過真養(yǎng)產堿桿菌進行聚羥基脂肪酸脂(PHA)工美國麻省理工學院麻省州立大學與維也納大學合作正業(yè)化生產,但成本太高,王琴等研究認為,采用價格低廉的有在研究通過轉基因植物如蘿卜甜菜及糧食作物馬鈴薯和玉機廢物作為碳源如廚余垃圾農業(yè)和食品工業(yè)廢水、市政污米等使其向合成淀粉那樣合成聚羥基脂肪酸酯(PHB),以水等將有效降低PHA生產成本。楊幼慧等研究表明,不開辟新的物塑料生產途徑同來源活性污泥自然積累PHA的能力有較大差異,工廠活24生物質生物轉化制聚對苯二甲酸丙二酸酯(PT)聚性污泥經過馴化、發(fā)酵后,均可有效富集PHA積累菌,PHA對苯二甲酸丙二酸酯(PT)因抗沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性好,產量大幅度提高。他們還設計出厭氧一好氧活性污泥法生手感柔軟、有彈性及回彈性好易染色及良好的抗靜電性和產PHA的理論工藝模型該模型以傳統(tǒng)的活性污泥法處理抗污性而受到好評,早在20世紀70年代即被認為在服裝污水為基礎分為傳統(tǒng)的活性污泥污水處理工藝和厭氧一好家用服飾襪類地毯和工程塑料等方面具有樂觀的發(fā)展?jié)撗鮌HA生產工藝兩部分。傳統(tǒng)活性污泥法工藝產生的剩力。但由于生產的聚對苯二甲酸丙二酸酯(PT)所用原料余污泥部分用于PHA生產,碳源則利用工業(yè)廢水等有機廢1,3-丙二醇(PDO)的成本比較高不易用于商用聚對苯二物可同時做到污水有效處理和PHA合成成本的降低,具有甲酸丙二酸酯(PT)的開發(fā),導致對苯二甲酸丙二酸酯良好的可行性和工業(yè)應用前景(PYT)研究的終止鄧飛在活性污泥馴化之初加入少量土著聚羥基脂肪酸到了20世紀80年代后期, Shell和 Degust在2種不同酯(PHA)合成菌(0.10-0.25g/L),通過10d厭氧一好氧或的PDO生產技術上取得了突破: Degust降低了丙烯醛路線好氧-沉淀方式進行污泥馴化后,以葡萄糖或乙酸鈉為碳源制造PD0的成本,改善了純度使其能達到聚合要求;Shel進行PHA發(fā)酵。研究馴化前后土著PHA合成菌回注組和對開發(fā)了以一氧化碳和氫氣與環(huán)氧乙烷(F)加氫甲?；暮险战M馴化過程中的總菌數(shù)PHA合成菌數(shù)的變化,以及對成路線加氫甲?；夹gE0原料易得提升了他們的核心競PHA發(fā)酵產率的影響。結果表明:在回注組污泥中PHA合爭力。早在1995年, Shell公司就宣布PTT商業(yè)化,并在Lou成菌的增長速率和增長量均高于對照組各種污泥積累 PHA isiana的 Geismar建設了80ka規(guī)模的PDO工廠。隨后杜占揮發(fā)性懸浮固體的比例提高了21.44%-43.18%湖邦宜布在北卡的金斯頓改造了一個現(xiàn)成的聚酯工廠,用從2.3生物質生物轉化制聚羥基脂肪酸酯(PHB)聚羥基丁 Degussa獲得的PDO生產PT,同時與 Genecore合作開發(fā)具酸酯(PHB)是微生物在不平衡生長條件下儲存于細胞內的有潛在的、更便宜的甘油發(fā)酵制PDO的生物路線2。一種高分子聚合物。它不僅具有化學合成高分子材料相似近年來我國在生物質資源生物法制備1,3-丙二醇方的性質,而且還有一般合成高分子材料沒有的性質,如生物面的研究也比較活躍,有些已取得了成果。由清華大學應用可降解性、生物相容性、壓電性、光學活性等特殊性質。由于化學研究所朱炳田、劉德華等承擔的國家“十五”科技攻關項聚羥基丁酸酯(PHB)有微生物細胞制造,完全不含重金屬等目—“二步法發(fā)酵生產1,3-丙二醇項目已于2003年有毒物質是極“潔凈”的塑料因此可以作為新的生物醫(yī)學月28V凵中國煤化Tv材料。尤其是隨著醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護意識的氏菌ZU06菌株,在增強,人們開始重視PHB生物可降解高分子材料的研究。CNMHG二醇,并對主要發(fā)酵聚羥基丁酸酯(PHB)合成方法有細菌合成和基因合成。工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。結果表明在體積接種量10%,甘油細菌合成主要是在控制礦物離子生命養(yǎng)料的環(huán)境中,使某些20g/1L,玉米漿6g/L,葡萄糖8g/L,pH值6.7,37℃的非厭細菌在發(fā)酵期間其內部會產生大量的PHB如真養(yǎng)產堿桿氧發(fā)酵條件下甘油利用率為951%,1,3丙二醇轉化率可達39裹4期張立科等生物質的生物轉化與利用研究進展2233含量藥物成分并保持高活性的技術已成為天然產物轉化藥3生物質資源生物轉化生物活性藥物物研究的重點。隨著藥物現(xiàn)代化的發(fā)展,新的強化提取技術生物質資源生物轉化活性藥物就是以生物質為原料,采在藥物有效成分提取中的應用研究發(fā)展迅速,并取得了顯著用現(xiàn)代生物技術加工制備出用于預防治療和診斷的活性的成效。尤其是酶法轉化提取技術因其具有反應特異性藥物?；钚运幬镉行С煞謥碓从谏镔|,具有明確治療作用高、快速、高效、反應條件溫和且易于控制等優(yōu)點被廣泛地的單一組成或多組分具有結構新穎活性高副作用少的特應用于天然產物藥物有效成分的提取分離和純化。點。用常規(guī)的化學方法制備活性藥物不僅步驟繁瑣能源及利用酶法轉化、提取技術能破壞植物細胞壁,促進有效材料消耗大,而且產率及純度不高,尤其難以得到結構和性成分提取。使用酶法轉化、提取技術能改變提取的目的成分質相似的組分。依靠現(xiàn)代生物技術改造替代傳統(tǒng)制藥技術的性質加強藥物活性。對于人參酶法轉苷研究最近幾年已被積極關注,并為當代醫(yī)藥丁業(yè)的發(fā)展開辟了新空間。目在國外越來越多。研究表明槲皮素苷的吸收和生理活性均前,用生物質資源轉化生物藥物的生物技術,主要包括微生優(yōu)于槲皮素。酶法轉化提取技術的使用能去除體系內雜物發(fā)酵技術酶法轉化技術基因重組技術等。質提高提取體系澄清度、改善藥物性能31生物質微生物發(fā)酵制生物活性藥物生物質微生物發(fā)3.3生物質基因重組制藥物生物質基因重組制藥物主要酵制生物活性藥物是利用微生物在新陳代謝和生長繁殖過是利用基因重組技術重新組合微生物藥物的基因叢,產生一程中產生的強大酶系將生物質中的藥物成分轉化成新的活些新的非天然的基因叢,從而合成許多新的非天然的化合性成分,產生新的藥效,其主要通過以下途徑來實現(xiàn):微生物物,為微生物藥物的篩選提供豐富的化合物資源。近年來應以生物質中的有效藥物成分為前體經微生物的代謝形成新用DNA重組技術獲得成功的例子不斷增加。如上海藥的化合物;微生物在生長過程中產生豐富次生代謝產物,這物研究所制造成功的具有高活性青霉素酰化酶“基因工程些次生代謝產物自身就是功效良好的藥物;微生物的次生代菌”;中國醫(yī)學科學院醫(yī)藥生物技術研究所研究成功了丙酰謝產物和生物質中的某些藥物成分發(fā)生化學反應生成新的螺旋霉素的“工程菌”。國外報道通過DNA重組技術使鏈霉化合物;生物質中的某些藥物成分能對微生物的生長和代謝素、卡拉霉素新霉素的產量得到了不同程度的提高;日本三有促進或抑制作用,微生物在藥物成分的特殊環(huán)境中可能改樂公司采用基因重組質粒成功地選育出一株L-色氨酸高變自身的代謝途徑,從而形成新的活性成分或改變各活性成產株在發(fā)酵中結合使用產物結晶技術,解除產物的反饋抑分的相互比例;微生物的分解作用有可能將藥物成分中的有制作用使單位產量提高4倍。毒物質進行分解,從而降低藥物的毒副作用同時研究還發(fā)現(xiàn),引人抗生素生物合成的調控基因能激微生物發(fā)酵是傳統(tǒng)中藥中的一種重要炮制方法1。將活抗生素產生菌中的沉默基因,從而開啟另一結構抗生素的微生物發(fā)酵應用于中藥炮制,即將藥材與輔料拌和在一定生物合成開關,得到新化合物。溫度和濕度下,通過微生物的生物轉化作用,達到提高藥效、另外,通過細胞融合將不同菌種的優(yōu)良性狀集中到一個改變藥性、降低毒副作用等目的?！吨腥A人民共和國國家藥菌體上,也是生物質資源生物轉化醫(yī)藥的重要手段。美國品標準》中收錄的19種曲藥,如配方和工藝均絕密的片仔Brso- Myers公司自1980年起用此技術使青霉素發(fā)酵單位痰、六神曲、建曲、采云曲、葭天曲黔曲、半夏曲、老范志萬應產量平均以每年8%的速度上升。生產菌株與耐高溫型菌株曲泉州百草曲、沉香曲等,均是微生物固態(tài)發(fā)酵而成的中原生質體融合,可組建出具有耐高溫性狀的工業(yè)菌株。上海藥。不同培養(yǎng)基經同樣微生物處理后會產生不同的藥性可植物生理所用此法獲得了可在42℃生長的慶豐霉素重組利用該特性生產具有不同適應證的中藥。例如發(fā)酵淡豆豉子。種內原生質體融合提高單位產量的報道不少,如頭孢菌時,以桑葉、青蒿發(fā)酵者,藥性偏于寒涼,多用于風熱感冒或素、土霉素與氨基酸等。種間的融合也有報道,柔紅賽素產熱病胸中煩悶之癥;以麻黃、紫蘇發(fā)酵者,藥性偏于辛溫,多生菌與四環(huán)素產生菌原生質體融合,使巴龍霉素產量提高5用于風寒感冒頭痛之癥1。6倍。滅活原生質體的融合與不經融合的原生質體冉生也到目前為止,用生物質微生物發(fā)酵法生產的中成藥達可獲得高產菌株,如阿絲米星產生菌原生質體再生,獲得生18種絕大多數(shù)集保健與治療為一體。例如心腦血管藥有產能力提高280%的菌株美肌降脂素”,對高血脂(低密度膽固醇和三酸甘油脂)降小結與展望脂效果理想且有抗動脈硬化和減肥作用,無需長期服藥。利用生物轉化技術將生物質資源轉化為人類所需的生消化系統(tǒng)首推“特效胃噬”,對胃十二指腸潰瘍、慢性胃炎、物能源生物材料和生物活性醫(yī)藥,其中一些成果已經具有消化不良胃脘脹痛返酸惡心、寒胃等療效顯著,尤其服用了明顯的工業(yè)應用這表明生物質資源生物轉化研究與利用其他胃藥無效者效果特別明顯。治療骨刺、風濕痛的有“特不僅能緩解人類所面臨的化石資源枯竭、環(huán)境污染和生態(tài)惡效骨刺風濕噬”,特別是消腫止痛效果好能治療骨刺前端的化等股嫩芽中國煤化工經濟過的必要工具。我32生物質酶法轉化制生物活性藥物近年來,利用天然統(tǒng)和HCNMHG物質資源生物轉化產物的藥物成分治療和預防疾病日益受到關注。由于天然與利用研究的上游領域與世界先進水平的差距也比較小,甚產物的藥物成分十分復雜且很多貴重有效成分含量很低,因至在某些方面還處于領先地位因此針對我國自身社會經此如何快速有效地從天然產物中轉化提取分離和純化低濟發(fā)展的戰(zhàn)略需要,充分挖掘豐富的生物質資源潛力在發(fā)2234安撒農業(yè)科學2011年揮傳統(tǒng)生物質資源生物轉化與利用研究優(yōu)勢的基礎上,把握biphased solids digester system[ J]. Bioresource Technology. 1999. 68:235新一代生物質資源生物轉化與利用發(fā)展的機遇,形成自主的(41 SKOUOU V. Investigation of agricultural and animal wastes in greece生物質資源生物轉化技術和產業(yè),既是解決“三農”問題和緩ergy production[J].Reneable and Sustainablews,2006,12:1-2解資源環(huán)境和生態(tài)危機的必然選擇也是實現(xiàn)我國化學工5] JoNAtaN A, LOVISA B Evaluation o straw as a biofilm carrier in the業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的有效途徑。為實現(xiàn)這個目標,筆者認為以ethnogenic stage of two-stage anaerobic digestion of crop residue[J]下幾個方面值得開展深入的研究Bioresource Technology, 2002, 85: 55-56[6]韓天喜加快以秸稈為主雯原料的沼氣發(fā)酵啟動的研究[]江蘇沼(1)非糧生物質資源生物轉化能源的技術研究。目前氣,1990(2):16-18生物質資源生物轉化能源多是以糧食為原料如不合理控[]賈小紅黃元仿徐建堂有機肥料加工與施用[M].北京化學工業(yè)出版社,2002:8-11制,會對糧食安全構成潛在的威脅因此研究開發(fā)非糧生物[8]石衛(wèi)國生物復合菌劑處理秸稈產沼氣研究J]農業(yè)工程學報06質資源生物轉化能源技術,是以后生物質資源生物轉化能源(S1):93.[9]章文 Genencor為維素乙醇開發(fā)出第一種商業(yè)化[J]石油精細化的發(fā)展方向,其主要包括,開發(fā)高效的非糧生物質的預處理工進展,2007,8(10):43.技術降低非糧生物質降解為葡萄糖的酶制劑成本;選育高[10】章文 Genencor開發(fā)出新的纖維素乙醇用酶[]石油精細化工進展2008,10(3):57轉化率利用非糧生物質降解產物的微生物菌種。[11]REN N Q WANG A J, MA F Pysiological ecology of acid-producing ferentative microbiology[ M].Bei jing: Science Press,200:36(2)生物質資源生物轉化生物材料的過程優(yōu)化技術研(2 XIAOBY. WETY S Factors of afecting microbial ferm-entative hydrogen究。生物質資源生物轉化過程往往是一個多組分、多副產物ction[J]. Microbiology, 2004,31(3): 130-13的過程在轉化目標產物的同時又會產生大量的副產品這[1] HENG GX. REN N Q Anaerobic operation and UV-radiation mutagensis for obligate anaerobic fermentative hydrogen-producing bacteria[J]不但對環(huán)境造成巨大的壓力同時也是資源的巨大浪費,因Chemical Engineering, 2007, 35(5): 48-51此研究開發(fā)生物質資源生物轉化生物材料的過程優(yōu)化技術[14] REN N Q. ZHENGG X. Screening and H2-producing behavior of highly也很有必要,主要包括多產物聯(lián)產和全局控制技術減少副and Engineering, 2007, 58(3): 755-758.產物的產生;研究開發(fā)生物質資源生物轉化的廢水和廢渣[5] BAN K HAMA S NISH IZUKAK,ea. Repeated useof whole-cell bic的資源化綜合利用技術減少生物質資源生物轉化過程中的catalysts immobilized within biomass support particles for biodiesel fuelproduction[J]. Joumal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2002,17三廢排放;研究、開發(fā)生物質資源生物轉化生物材料的過程集成技術,盡可能將多步過程集成在一步中進行,以降低能「65豆.酸合成生產加工題形料工業(yè)湖,耗,提高轉化效率[I7]華東理工大學酶法合成聚乳酸類生物醫(yī)用與生物紡織材料研究[eb/Ol].http://showchina.tech10.net/html/article_387479.html(3)生物質資源生物轉化生物藥物的酶工程技術研究。[18]王琴陳銀廣活性污泥合成聚羥基烷酸(PLA)的研究進展[環(huán)生物質資源生物轉化生物藥物體系是非均相的轉化和提取境科學與技術,2007,3(5):11-14.過程大都需要在較高的溫度條件下進行而目前生物質資源9]楊,朝輝,鐘土清等食品T廠活性污泥積累生物降解塑料P"HA的研究[J]食品與發(fā)酵T業(yè)x00,28(8)5-8生物轉化生物藥物主要集中在市場上已有的酶工藝條件的[20]鄧飛土著PHA合成菌回注法提高活性污泥積累聚羥基脂肪酸酯能探索,對非均相和較高溫度的轉化提取體系酶的作用機理(21陳強吳瓊生物可降解塑料一聚羥基脂酸脂(FA)的生產技[J」環(huán)境科學研究,2008,21(4):14和過程的基礎研究較少,且缺乏針對藥物轉化提取用酶的術研究[]精細與專用化學品xm01,918)2-25生產技術。因此將酶工程技術的優(yōu)勢廣泛用于生物質資源2陳慶陳克權,號雪琳等PTA酯化寰法合成PT研究[]合成生物轉化生物藥物需要在以下幾個方面重點加強其基礎和[23]朱內田劉德華任海玉等1,3丙二醇發(fā)酵條件的探素[化工冶應用研究,即生物質資源轉化、提取生物藥物體系內酶的作[24]范鷲夏黎明克菜任氏菌非厭氧發(fā)酵產13丙二醇[J浙江大學學用機理及酶反應過程解析;適于生物質資源轉化、提取生物報:工科版,2009,43(3):491藥物的產酶微生物的篩選技術;適于生物質資源轉化提取251李羿劉忠榮吳洽慶等發(fā)酵中藥一拓展中藥新藥研究開發(fā)的新空生物藥物的酶的生產及應用等方面。間[J].天然藥物研究與開發(fā)00,16(2):7-181.[26]雷載全中藥學[M].上海:上海科學技術出版社,x001:48參考文獻27]吳志勇發(fā)赫中藥—現(xiàn)代生物技術與傳統(tǒng)中藥配方的結合[]現(xiàn)代中草藥(北京),00(10):26-27[1]石元春,李十中走出觀望謀大局[].中國石油石化,209,1(1)[28]徐明叔,羅明芳等酶法強化中藥提取的研究[J.中醫(yī)中藥信息雜志,2005,1012(12)37-39[2]韓艷秋生物質化工產業(yè)現(xiàn)狀發(fā)展態(tài)勢與我國生物質資源[門]化學工業(yè)3008,26(8):9-1629]劉飛,吳曉麗生物技術在微生物藥物研究中的應用[]重慶中草藥研究,007,55(1):33[3] ZHANG R H, ZHANG Z Q Biogasification o rice straw with科技論文寫作規(guī)范——作者論文署名一般不超過5個。中國人姓名的英文名采用漢語拼音拼中國煤化工寫;外國人姓名名字縮寫可不加縮寫點。CNMHGwasw。。s。。 5o5999504999。sosa。a