成果背景:
我國維生素C(Vc)年產(chǎn)量約16萬噸以上,供應(yīng)全球Vc市場,是中國出口量最大的原料藥。Vc生產(chǎn)采用我國獨(dú)創(chuàng)的兩步發(fā)酵法,其顯著特征是第二步發(fā)酵為兩種菌(產(chǎn)酸菌和伴生菌)的混合發(fā)酵,產(chǎn)酸菌必須依賴于伴生菌才能生長和產(chǎn)酸,但兩菌生長和轉(zhuǎn)化過程難以協(xié)調(diào)至最佳狀態(tài)。這種伴生依賴性常常導(dǎo)致發(fā)酵穩(wěn)定性差、轉(zhuǎn)化效率低下,成為阻礙生產(chǎn)效率提升的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸問題。此外,Vc發(fā)酵提取過程中,會排放以萬噸計的廢液-如廢菌渣液和廢母液,廢母液COD極高(60-80mg/L)且pH極低,廢菌渣COD高(8-10 mg/L),尚缺乏其資源化利用新技術(shù),給Vc企業(yè)帶來巨大環(huán)保壓力,嚴(yán)重制約了Vc產(chǎn)業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展。
研究內(nèi)容:
針對上述技術(shù)瓶頸問題,經(jīng)過老中青三代科學(xué)家近30年的科技攻關(guān),在Vc發(fā)酵技術(shù)方面,研究了Vc混菌發(fā)酵的生態(tài)學(xué)過程,查明伴生菌的伴生機(jī)制,研究了產(chǎn)酸菌關(guān)鍵代謝酶特征,建立伴生菌和產(chǎn)酸菌的高通量篩選模型并通過太空誘變技術(shù)開展發(fā)酵菌株的快速篩選,開展酶促雙平臺發(fā)酵和高濃度發(fā)酵研究,顯著提高了Vc發(fā)酵效率;其次,在廢棄物資源化利用方面,研究了大宗廢棄物的特性,開發(fā)廢菌渣生產(chǎn)飼料蛋白、廢母液高效回收古龍酸鈉并生產(chǎn)Vc-Na和廢母液生產(chǎn)新型有機(jī)肥技術(shù),實(shí)現(xiàn)變廢為寶。上述新技術(shù)為我國Vc產(chǎn)業(yè)卡脖子難題提供了一個可行、高效的解決方案。
重大科技貢獻(xiàn):
1、Vc單菌發(fā)酵技術(shù)體系的建立及工業(yè)化應(yīng)用:從分子水平上揭示了混菌發(fā)酵的伴生規(guī)律和作用機(jī)理,率先分離并純化出伴生活性物質(zhì),查明其為一個3.6萬道爾頓酸性單亞基蛋白質(zhì),并系統(tǒng)檢測了它的理化特性;分離并純化產(chǎn)酸菌的兩個關(guān)鍵酶—山梨糖脫氫酶及古龍酸還原酶,查明其酶促反應(yīng)條件及差異;研發(fā)出簡便、廉價的伴生活性制劑制備工藝,構(gòu)建了以伴生活性物質(zhì)替代伴生菌、解除伴生依賴性的Vc單菌發(fā)酵新技術(shù),同時依據(jù)關(guān)鍵酶的各自特性,建立雙平臺控制單菌發(fā)酵技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了Vc單菌發(fā)酵的生產(chǎn)應(yīng)用。
2、Vc大宗廢棄物資源化利用技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用:開發(fā)了廢棄菌渣液的等電聚凝技術(shù),將其制成菌體飼料蛋白產(chǎn)品;根據(jù)廢母液的特性,從廢母液中高效回收古龍酸,并將剩余母液開發(fā)成具有顯著提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的特種有機(jī)肥料,實(shí)現(xiàn)了Vc大宗廢棄物的100%資源化和高值化再利用。
成果產(chǎn)出與榮譽(yù):
研究成果已分別在相關(guān)維C生產(chǎn)企業(yè)和肥料生產(chǎn)企業(yè)得到推廣和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益:發(fā)酵新技術(shù)在某維C生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用后,3年累計新增產(chǎn)值7.4億元;建成年產(chǎn)新型生物有機(jī)肥料3萬噸的示范工廠,使廢母液得以資源化和高值化利用。研究成果入選中國科學(xué)院建院70周年成果展,獲得遼寧省科技進(jìn)步一等獎(2017年)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技二等獎(2018年)、遼寧省科技進(jìn)步二等獎(2013年)和沈陽市科技進(jìn)步一等獎(2012年)等5項科技獎勵。累計發(fā)表科技論文40余篇(SCI收錄12篇),申請國家發(fā)明專利20余項(其中授權(quán)13項,2項專利獲得轉(zhuǎn)化應(yīng)用),獲授權(quán)國際發(fā)明專利1項,參編中英文專著2部。
成果團(tuán)隊:徐慧、張忠澤、楊偉超、滿都拉、孫浩、高明夫、孔雙、呂曉歡

Vc廢母液生產(chǎn)新型生物有機(jī)肥料

東藥集團(tuán)Vc發(fā)酵車間
太空誘變菌種的篩選




