项目简介:
作为一种绿色、高效的催化载体,微生物在化学品工业合成中的应用越来越广泛。生物催化反应条件温和,并显示出严格的对映选择性或区域选择性,还避免了化学合成法所需高温高压反应条件和昂贵的催化剂,节省能源消耗。微生物转化法主要是利用细胞内相关的糖醇脱氢酶,将葡萄糖还原为D-阿拉伯糖醇,氢来自细胞内的还原性辅酶和氢离子,不需另行制氢。微生物反应在常温常压下进行,能耗低、设备简单、操作安全,又由于酶的底物专一性,使得原料不必高度精制。生物法生产D-阿拉伯糖醇将具有污染少、产品质量高等优点,在工业化生产中具有明显优势和巨大的潜力。国内外多年研究开发获得了不同糖醇生产菌株,糖醇转化率超过0.3g/g,使得糖醇生物制造的工业化成为可能。
性能指标:
本项目获得具有自主知识产权、高效生产D-阿拉伯糖醇的菌种。利用该菌种可以把葡萄糖,玉米芯水解浓缩液或木糖废母液生物转化为D-阿拉伯糖醇,转化96-108h,可以实现细胞重复利用,平均糖醇产量45-69g/L,转化率0.46-0.49g/g,产率0.46-0.65g/l/h。
技术优势:
(1)细胞可反复使用,从而可降低生物催化剂成本;(2)原料利用率高。化学法以纯阿拉伯糖为原料,底物昂贵。生物转化法直接以生物质水解液为原料,使原料利用率有较大提高,同时降低生产成本;(3)能耗低。化学法将阿拉伯糖加氢后再浓缩、结晶,能耗高。生物转化法一次浓缩结晶得到阿拉伯糖醇,降低了能耗;(4)生产设备简单。化学法需制氢,加氢在高温高压下进行,设备要求高。发酵法主要设备是发酵罐,也较复杂。生物转化法只用极少发酵罐,主要设备是简单的反应槽;(5)操作简单、安全。转化过程在常温、常压下进行,并且无需无菌操作。与化学法或发酵法比较,操作是最简单、最安全的;(6)产品质量可靠。生物法避免了与金属粉末催化剂的接触,产品更适于作为食品。生物转化系统又没有发酵系统的培养基组分,因此产品质量更可靠。
产业化现状:
目前该项目正完成实验室5L体系的转化。
投资与效益分析:
D-阿拉伯糖醇可作为木糖醇的替代品,但由于生产技术的限制,D-阿拉伯糖醇生产成本较高,价格昂贵,使其应用受到限制,98%纯度的D-阿拉伯糖醇的价格为1600-3000元/公斤。本项目以价格相对低廉的葡萄糖作为原料通过生物转化法生产D-阿拉伯糖醇,预计生产成本约为2万元/吨以下。