生物技術與化學工業的可持續發展可持續發展面臨的問題資源能源水源環境土地人口保持可持續發展的對策1.循環經濟（資源循環使用）2.節約資源（能源），發掘新資源3.利用國際資源4.提高資源（能源）利用效率5.綠色產品、綠色工藝6.采用生物技術7.保護環境及土地8.控制人口減少資源能源消耗減少廢棄物排放改變原料路線改變物質生產工藝世界各國產出1美元的能源消耗比較日本1.00意大利1.33法國1.50德國1.50英國2.17美國2.67加拿大3.50中國11.50生物技術能做些什么？改變產品生產原料路線改變產品生產工藝生物技術產業的特點利用再生性資源符合可持續發展生產過程溫和污染少，多為可利用廢料自身效率提高潛力大生物技術改造后自身效率提高實例α-淀粉酶熱穩定性提高，活力增加2500倍6-磷酸葡萄糖脫氫酶酶活性提高1000倍洗滌劑用蛋白酶抗螯合劑性能提高1000倍半乳糖苷酶特異性提高1000倍腈水合酶酶活性提高1500倍井岡霉素250倍7051殺蟲素300倍生物技術生產化學品的方式生物質原料產物相關底物產物多酶系統催化（發酵）單酶催化（生物催化）生物直接生產的化學品1.

醫藥品6.

色素2.

農藥7.

化工原料3.

維生素8.

能源產品4.

氨基酸9.高分子聚合物5.

有機酸10.

保健品生物技術生產農用抗生素赤霉素井岡霉素7051殺蟲素瀏陽霉素Spinosaid多氧霉素多醚類抗生素放線酮黃霉素多粘菌素生物質原料生產的主要有機酸世界產量中國產量檸檬酸105萬噸30萬噸乳酸15萬噸15000噸衣康酸3萬噸6000噸生物質原料生產的主要氨基酸世界日本中國L-谷氨酸150萬噸8.5萬噸72萬噸L-賴氨酸40萬噸500噸20000噸L-谷氨酰胺2100噸1200噸－L-脯氨酸500噸250噸250噸L-蘇氨酸30000噸5000噸400噸L-精氨酸1500噸1000噸－生物技術生產維生素β-胡蘿卜素維生素C維生素D維生素B2泛酸菸酰胺生物素維生素B12生物技術生產保健品不飽和脂肪酸冬蟲夏草蝦青素靈芝輔酶Q10云芝有益微生物異黃酮生物質原料生產高分子化合物蛋白質（大豆蛋白、絲蛋白）核酸殼聚糖纖維素（木質纖維、棉纖維）黃原膠多聚β-羥基丁酸聚谷氨酸聚賴氨酸聚精氨酸生物技術生產化工原料甲醇乙醇丙酮丁醇乳酸丙酸二元酸衣康酸乙酸琥珀酸甘油1,3-丙二醇生物技術的能源路線太陽能陸地：1150億噸/年海洋：550億噸/年碳水化合物生物柴油農業生物技術25噸/公頃甲醇乙醇甲烷氫1700億噸/年生物技術生產乙醇生產工藝的進步糖蜜淀粉葡萄糖乙醇淀粉乙醇化學品纖維素葡萄糖乙醇酒精濃度10％20％生產用菌種：耐高溫、耐乙醇、耐滲透壓自凝絮、快發酵傳統化工工藝乙醇代替汽油的可能性美國巴西燃用乙醇400萬噸1200萬噸石油有關的生物技術生物脫臘生物三次采油生物脫硫石油制品中含硫量受到控制1996年2000年目標汽油美國400ppm50－100ppm歐共體500ppm100ppm柴油美國2500ppm500ppm歐共體500ppm350ppm日本2000ppm500ppm韓國2000ppm500ppm泰國5000ppm500ppm生物催化脫硫流程生物催化反應1.氧化9.縮合15.核苷化2.還原10.氨基化16.鹵化3.脫羧11.乙酰化17.轉移4.脫氨12.脫甲基18.重排5.水解13.酰胺化19.異構化6.甲基化14.脫甲氧基8.脫水生物催化技術生產化學品淀粉麥芽糖、葡萄糖葡萄糖果糖富馬酸L-天冬門氨酸富馬酸L-蘋果酸環氧琥珀酸L-酒石酸丙烯腈丙烯酰胺丙烯腈丙烯酸苯對苯二酚L-天冬門氨酸L-丙氨酸肉桂酸L-苯丙氨酸淀粉酶、糖化酶異構酶天門冬氨酸酶蘋果酸酶水合酶腈酶水合酶加氧酶脫羧酶加氨酶酶催化在光學活性手性化合物合成中的應用1.水解5.氧化2.還原6.加氨3.羥基化7.水解4.異構化手性化酶脂酶醇氰酶腈酶酰胺酶還原酶轉氨酶羥基化酶旋光異構酶微生物酶異構化合成手性化合物NOClNH3BackmanrearrangementreactionH2SO4CyclohexeneNitrosdimerDL-AminocaprolactamD-型L－型L-Lysine異構酶水解氨基化合成氨基手性化合物加氨酶水解手性化水解酶還原手性化還原酶DL-（L-）（D-）Microbialreductionofinabenfideketonederivativeto(S)-inabenfideKetonederivativeofinabenfide(s)-inabenfideAgonomycetalessp.yield:98%opticalpurity:ca100%Asymmetricenzymatichydrolysisofracemicallethrolonacetateto(R)-allethrolonmicroorganismorenzymeacetateofracemicallethrolon(R)-allethrolon(S)-allethrolon生物技術在工業中應用的問題生物技術效率低、成本高產物濃度稀在水溶液中反應水消耗量大酶（生物體）安定性差易污染雜菌工藝過程復雜、控制點多計算機聯機控制較難操作者技術素質要求高動植物細胞培養技術問題更多胰腺癌手術前后如何護理生物技術在化工領域應用

優先研發的課題實現幾個關鍵化工原料產品的經濟性產業化從可再生資源開發新產品更廣泛地發現新生物源改造生物，提高生物加工效率開發生物催化的新領域開發未利用的生物資源生產有用物質解決生物技術規模生產的工程問題，控制及過程檢測問題基因重組技術的開發和應用利用生物質開發生物源農藥靜絲霉素（Cystamycin）鏈絲霉素新多氧霉素殺粉蝶素潮霉素抗霉素三烯霉素Starosporine莫能霉素放線酮滅瘟素發現的新生物源農藥活性物質磷氮霉素白肽霉素制黃桿菌素擬鰣霉素變構霉素RS-22A、B、C磷氮霉素類化合物的結構AntifungalavtivityofphosphazomycinCTestorganismMIC(μg/mL)*AspergillusoryzaeIFO52391.6A.niger1.6Penicilliumchrysogenum0.4TrichophytonmentagrophytesIFO62020.4CochliobolusmiyabeanusIFO52771.6PyriculariaoryzaeIFO59440.8RhizoctoniasolaniIFO625825ColletotrichumlagenariumIFO7510.05BotryotiniafuckelianaIFO53650.0004GlomerellacingulataIFO97670.2AlteriariamaliIFO89840.025FusariumoxysporumIFO976112.5*Conventionalagardilutionmethodwasemployedusingpotato-sucrosemedium.MICswereobservedafter72hoursincubation.磷氮霉素對黃瓜灰霉病的效果（盆栽）組份濃度ABCDE25ppm99.398.598.598.599.350ppm100100100100100磷氮霉素對菌核病的效果（盆栽）組份濃度ABCDE25ppm10081.368.883.178.150ppm100100100100100磷氮霉素增加血小板作用

（體內試驗）劑量mg/kg投藥天數血小板數×1040.1382.180.1488.560.15110.060.16115.060.3386.620.34101.780.35125.040.36152.22對照384481.14586.54688.68變構菌素的結構TautomycetinAntimicrobialactivityoftautomycinTestorganismMIC(μg/ml)BotrytiscinereaIFO536512.5AlternariamaliIFO898450PyriculariaoryzaeIFO599450ColletotrichumlagenariumIFO751325GlomerellacingulataIFO976750Cochliobulusmivabeanus25RhizoctoniasotaniIFO6258200Fusariumoxysporum200Aspergillusniger50Penicilliumchrysogenum50Theconventionalagardiutionmethodwasused.Medium:potato–sucroseagar.擬鰣霉素的結構擬鰣霉素的抗菌作用抑菌圈直徑（30μg/disc）黃瓜灰霉病菌(Botrytiscinerea)40mm黃瓜炭疽病(Colletotrichumlagenarium)20mm水稻稻瘟病(Pyriculariaoryzae)0格鏈孢菌(Alternariamali)0水稻黃單孢菌(Xanthomonasoryzae)0大腸埃希氏菌(Eschiacoli)0金色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)0白色念珠菌(Candidaalbicans)0擬鰣霉素的抗菌作用試驗化合物噴藥濃度防治效果藥害SR-105096無2594無12.587無6.2577無苯萊特*25092對照處理-0－*1－（丁基氨基甲酰）－2－苯并咪唑白肽霉素的結構白肽霉素的抗菌活性TestorganismMinimalinhibitoryconentration(mcg/ml)AlbopeptinAAlbopeptinBAlternariamaliIFO898412.512.5BotrytiscinereaIFO536512.512.5CollectotrichumlagenariumIFO751312.512.5PyriculariaoryzeaIFO59942525FusriumoxysporumIFO97615025RhizoctoniasolaniIFO625812.525AspergillusoryzeaIFO52395050GlomerellacingulataIFO97672525CochliobollusmiyabeanusIFO52772512.5TrichophytonmentagrophytesIFO620210010CandidaalbicansIFO15945050SaccharomycescerevisiaeIFO03045050StaphylococcusaureusIFO127322512.5BacillussubtilisIFO35132512.5EscherichiacoliIFO3301＞100＞100PseudomonasaeruginosaIFO13130＞100＞100制黃桿菌素的結構制黃桿菌素的抗菌活性TestorganismMinimalinhibitoryconcentration(mcg/ml)XanthomonasoryzaeIFO33122XanthomonasoryzaeIFO37814EscherichiacoliIFO3301＞1,000SalmonellatyphimuriumTV119＞1,000Staphylococcusaureus209PIFO12732＞1,000BacillussubtilisIFO513＞1,000RS-22活性成份的化學結構RS-22A:R1=H,R2=HRS-22B:R1=CH3,R2=HRS-22C:R1=CH3,R2=CH3實現產業化的研究成果可再生資源生產活性物質井岡霉素7051殺蟲素瀏陽霉素Lovastatin2098FK506金核霉素Tautomycin胰腺癌食欲差怎么辦井岡霉素A白色吸濕性粉末，微堿性分子式：C20H35NO13分子量：497.5熔點：無固定熔點，約102℃開始熔化，135℃分解旋光性：旋光〔α〕110°±10（C=1H2O）溶解性；溶于水、甲醇、DMF、DMSO；微溶于乙醇、丙酮；不溶于酯、醚、苯等有機溶劑穩定性：pH5～9時穩定井岡霉素對主要病害的防治作用DiseaseConcentrationa.i.(ppm)Preventionefficacy(%)水稻小球菌核病Helminthosporiumsigmoideum40ppm95黃瓜立枯病Rhizoctoniasolani40ppm100菜豆菌核病Sclerotiniasclerotirum25ppm80水稻稻曲病Ustilaginoideadvirens80ppm100小麥紋枯病Rhizoctoniasolani80ppm85水稻紋枯病Pelliculariasasakii30ppm100井岡霉素年產量及防治面積（億畝/次）年份1971～19791980～19831984～19861987～19941995～2003產量（t）450190036001500～20003000～4000可防面積0.93.87.23～4/Y6～8/Y井岡霉素的發酵水平（微克/毫升）年份19701976197719781979～19811982～發酵單位80300060001200020000～3000020000～30000井岡霉素和有機砷制劑的比較有機砷井岡霉素原料非再生性資源可再生性資源對動物毒性40－50mg/kgLD50＞5000mgkg對植物和其他生物毒性對水稻有毒害無毒對土壤污染殘留在土壤中易分解，無殘留生產過程中的三廢廢氣、廢渣、廢水除釋放CO2外無其他廢料每畝用藥量30－50克3－5克7051殺蟲素原料淀粉黃豆粉等農副產品微生物發酵7051殺蟲素和目前常用殺蟲劑效果的比較藥劑類型田間用藥量（克/公頃）有機氯500－3000有機磷600氨基甲酸酯700除蟲菊酯類10－2007051殺蟲素1－107051殺蟲素生產的工藝路線生產菌種制備種子罐發酵罐放罐壓濾上柱吸附解吸濃縮結晶制劑7051殺蟲素產業化后的經濟效益年份新增產值（萬元）新增利稅創收外匯1993～1994年7290.002754.704176.001995年12537.004420.008759.001996年15205.004485.006229.001997年22010.007800.0012500.00瀏陽霉素結構及其急性毒性藥物動物給藥部位LD50（mg/kg）純品小鼠口服＞10000大鼠口服＞10000制劑小鼠口服＞5000經皮＞2000R1,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瀏陽霉素對抗性螨害的防治效果藥劑藥前基數（螨頭數/葉）用藥后減退率（％）8天22天36天5％復方瀏陽霉素16697.895.699.5三菊殺螨醇25增加160％瀏陽霉素對天敵昆蟲的影響天敵濃度（mg/cm2）死亡率金小蜂4.35×10-4017.4×10-40回斑目瓢蟲50ppm孵化率98.9%100ppm孵化率86.8%2098抗生素2098＝FR900520

R＝CH2CH3

FK-506R＝CH2-CH=CH2Compactin類降低膽固醇藥物CompactinProvastatinLovastatinSimvastatin變構霉素的結構AntimicrobialactivityoftautomycinTestorganismMIC(μg/ml)BotrytiscinereaIFO5365125ColletotrichumlagenariumIFO7513125PyriculariaoryzeaIFO5994125RhizoctoniasolaniIFO6258125Aspergillusniger125AlternariamaliIFO8984500GlonerellacingulataIFO9767500XanthomonasoryzaeIFO331232X.CitriIFO378132StaphylococcusaureusIFO12732＞500EscherichiacoliBE1186＞500BacillussubtilisIFO3513＞500Theconventionalagardilutionmethodwasused.Medium:Potato-sucroseagarforyeastsandfungi.Bouillonagarforbacteria.腈酶、腈水合酶在工業上的應用丙烯酰胺工業化生產脂肪腈化合物的催化水合芳香腈化合物的催化水合雜環腈化合物的腈化水合手性催化中的應用分解腈類化合物的微生物BacillusEnterobacterBacteridiumEscherichiaMicrococcusFravobacteriumBrevibacteriumAeromonasCorynebacteriumMycoplanaNocardiaCellulomonasPseudomonasErwiniaRhodococcusCandidaArthrobacterusAspergillusRhizobiu