酒石酸高效生物合成关键技术及其应用.doc

国家技术发明奖公示内容 项目名称：酒石酸高效生物合成关键技术及其应用 推荐单位：浙江省 项目简介 有机酸是一类重要食品添加剂，我国是有机酸主要生产国与出口国，但普遍存在生产效率低、能耗高、污染重等问题，因此利用生物技术提升我国有机酸产业水平和国际竞争力具有重要战略意义。酒石酸是重要的有机酸产品，主要用作葡萄酒与饮料的酸味剂、食品乳化剂合成原料和手性药物的中间体等。项目针对酒石酸批式生物合成技术存在的催化效率不高、固定化细胞传质效率低、产物抑制效应严重和能耗高污染大等问题，对其生物合成过程进行理性重构和优化，建立了酒石酸高效生物合成技术，并推广到酮基葡糖糖酸、苹果酸、半胱氨酸、没食子酸丙酯等有机酸及衍生物的开发，为有机酸产业转型升级提供了技术支撑。 项目主要发明点为：（1）建立了合成酶创新制备技术。从自然界筛选到产酶菌株，破译表达量极低的天然酶编码基因，实现高效可溶表达，成功制备了L-酒石酸合成酶、D-酒石酸合成酶、单宁酶、葡糖糖酸脱氢酶等。（2）建立了合成酶重构技术，利用基因突变技术理性重构合成酶，大幅提高酶活力和热稳定性。重构的L-酒石酸合成酶工程菌酶活力达20万U/g，是野生型的20倍，最适稳定温度从35℃提高到40℃；D-酒石酸合成酶酶活力达4万 U/g，是野生型的50倍，最适稳定温度从40℃提高到50℃。（3）构建了高催化性能的含酶细胞载体，解决了固定化细胞通透性、表面结垢等关键问题，提高了固定化催化剂催化效率。使用含酶细胞载体，L-酒石酸合成酶酶促效率由0.5kg/kg提高到0.7kg产物/kg细胞/小时，D-酒石酸合成酶酶促效率由0.2kg/kg提高到0.4kg产物/kg细胞/小时。（4）构筑了有机酸生物合成与分离耦合技术体系，降低了产物抑制效应，提高了合成速率。通过反应与分离耦合，实现了酒石酸连续化生产，减排32.2%，基本消除了高氯废水的污染问题。其中L-酒石酸高效合成过程可连续运行90天，相比批式技术底物摩尔转化率从80%提高到95%、原料成本降低38.8%；D-酒石酸高效合成过程可连续运行50天，相比批式技术底物摩尔转化率从70%提高到90%、原料成本降低33.5%。 项目授权国家发明专利15项，受理欧洲专利1项，发表SCI论文18篇，获浙江省科学技术奖一等奖和教育部科技进步奖一等奖，生产的L-酒石酸被评为国家重点新产品，2008年6月教育部组织了该项目鉴定，鉴定结论为“国际先进水平”。酒石酸高效生物合成技术已于2006年在杭州宝晶生物股份有限公司投产，L-酒石酸产品质量指标符合BP2009等多项国际标准、获FDA等多项国际注册。宝晶公司2014年酒石酸销售额逾4亿，近三年销售总收入逾10亿、利税近3亿、出口创汇逾1.5亿美元。当我国有机酸产业普遍遭遇国际反倾销诉讼时，公司依托发明的创新技术于06年和2012年两次赢得欧盟对华酒石酸的反倾销诉讼，成为获“零反倾销税率”待遇的国内唯一企业，是目前国际最大的酒石酸生产商，全球市场占有率为30%以上。 推广应用情况、经济效益和社会效益 1．应用推广情况 （1）酒石酸高效生物合成技术已实现产业化 相关发明集成的酒石酸高效生物合成技术已于2006年在杭州宝晶生物股份有限公司投产，产品质量指标符合BP2009等多项国际标准、获FDA等多项国际注册。随后不断进行了技术改造，至2010年基本稳定。2006年至2014年累计销售总额逾18亿RMB、累计利税4.6亿RMB、累计创汇2.5亿美元。目前宝晶公司年产L-酒石酸1.5万吨，85%以上出口，占全球市场30%以上,是全球最大酒石酸生产商，获得国内外用户的广泛好评，公司董事长张建国先生被欧洲同行尊称为“酒石酸先生”。 部分用户见下表： 应用单位名称 应用技术 起止时间 经济效益 浙江手心医药化学品有限公司 L-酒石酸产品用户 2006.1-2014.11 0.6亿元RMB 浙江野风药业有限公司 L-酒石酸产品用户 2006.1-2014.11 0.4亿元RMB 张家港市恒盛药用化学有限公司 L-酒石酸产品用户 2006.1-2014.11 0.6亿元RMB Barentz Europe B.V. L-酒石酸产品用户 2006.1-2012.11 1亿元RMB REWE Food Ingredient L-酒石酸产品分销商 2006.1-2011.12 3亿元RMB RFI Food Ingredient L-酒石酸产品分销商 2011.1-2014.11 2亿元RMB VG-ORTH GmbH Co. KG L-酒石酸产品用户 2006.1-2014.11 1.5亿元RMB Saint-Gobain L-酒石酸产品用户 2008.1-2014.11 1亿元RMB DuPont Dan