《生物技術與化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展》-課件

生物技術與化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展生物技術與化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展1可持續(xù)發(fā)展面臨的問題資源能源水源環(huán)境土地人口可持續(xù)發(fā)展面臨的問題資源2精品資料精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”《生物技術與化學工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展》--ppt課件4保持可持續(xù)發(fā)展的對策1.循環(huán)經濟（資源循環(huán)使用）2.節(jié)約資源（能源），發(fā)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(huán)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保持可持續(xù)發(fā)展的對策1.循環(huán)經濟（資源循環(huán)使用）減少資源能源5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能做些什么？改變產品生產原料路線6生物技術產業(yè)的特點利用再生性資源符合可持續(xù)發(fā)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產業(yè)的特點利用再生性資源7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(tǒng)催化（發(fā)酵）單酶催化（生物催化）生物技術生產化學品的方式多酶系統(tǒng)催化（發(fā)酵）單酶催化（生物催8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9樞紐性大宗生物質化工原料

部分替代燃料油生物質乙醇化工原料如乙烯(CH2=CH2)

1,3-丙二醇聚合物生物質甘油1,3二羥丙酮化工產品羥基丙酮可降解塑料生物質乳酸丙烯酸高分子材料其他化工產品

下游化工產品樞紐性大宗生物質化工原料10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.脫水生物催化反應1.氧化9.縮合15.核苷化2.還原11生物催化技術生產化學品淀粉葡萄糖富馬酸富馬酸環(huán)氧琥珀酸丙烯腈丙烯腈羥基乙腈甘油苯L-天冬門氨酸肉桂酸麥芽糖、葡萄糖果糖L-天冬門氨酸L-蘋果酸L-酒石酸丙烯酰胺丙烯酸羥基乙酸二羥丙酮對苯二酚L-丙氨酸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水合酶腈酶腈酶脫氫酶加氧酶脫羧酶加氨酶生物催化技術生產化學品淀粉麥芽糖、葡萄糖淀粉酶、糖化酶12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213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手性化酶脂酶醇氰酶腈酶酰胺酶還原酶轉氨酶羥基化酶14微生物酶異構化合成手性化合物NOClNH3BackmanrearrangementreactionH2SO4CyclohexeneNitrosdimerDL-AminocaprolactamD-型L－型L-Lysine異構酶水解微生物酶異構化合成手性化合物NOClNH3BackmanH15氨基化合成氨基手性化合物加氨酶氨基化合成氨基手性化合物加氨酶16水解手性化水解酶水解手性化水解酶17還原手性化還原酶DL-（L-）（D-）還原手性化還原酶DL-（L-）（D-）18生物技術在工業(yè)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(yǎng)技術問題更多生物技術在工業(yè)中應用的問題生物技術效率低、成本高19生物技術在化工領域應用

優(yōu)先研發(fā)的課題實現幾個關鍵化工原料產品的經濟性產業(yè)化從可再生資源開發(fā)新產品更廣泛地發(fā)現新生物源改造生物，提高生物加工效率開發(fā)生物催化的新領域開發(fā)未利用的生物資源生產有用物質解決生物技術規(guī)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(fā)和應用生物技術在化工領域應用

優(yōu)先研發(fā)的課題實現幾個關鍵化工原料產20我們實驗室做了哪些工作？我們實驗室做了哪些工作？21利用生物質開發(fā)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利用生物質開發(fā)生物源農藥靜絲霉素（Cystamycin）鏈絲22發(fā)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發(fā)現的新生物源農藥活性物質磷氮霉素23磷氮霉素類化合物的結構磷氮霉素類化合物的結構24AntifungalavtivityofphosphazomycinCTestorganismMIC(μg/mL)*AspergillusoryzaeIFO52391.6A.niger1.6Penicilliumchrysogenum0.4TrichophytonmentagrophytesIFO62020.4CochliobolusmiyabeanusIFO52771.6PyriculariaoryzaeIFO59440.8RhizoctoniasolaniIFO625825ColletotrichumlagenariumIFO7510.05BotryotiniafuckelianaIFO53650.0004GlomerellacingulataIFO97670.2AlteriariamaliIFO89840.025FusariumoxysporumIFO976112.5*Conventionalagardilutionmethodwasemployedusingpotato-sucrosemedium.MICswereobservedafter72hoursincubation.Antifungalavtivityofphospha25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磷氮霉素對黃瓜灰霉病的效果（盆栽）組份ABCDE25ppm926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磷氮霉素增加血小板作用

（體內試驗）劑量mg/kg投藥天數血27變構菌素的結構Tautomycetin變構菌素的結構Tautomycetin28AntimicrobialactivityoftautomycinTestorganismMIC(μg/ml)BotrytiscinereaIFO536512.5AlternariamaliIFO898450PyriculariaoryzaeIFO599450ColletotrichumlagenariumIFO751325GlomerellacingulataIFO976750Cochliobulusmivabeanus25RhizoctoniasotaniIFO6258200Fusariumoxysporum200Aspergillusniger50Penicilliumchrysogenum50Theconventionalagardiutionmethodwasused.Medium:potato–sucroseagar.Antimicrobialactivityoftaut29擬鰣霉素的結構擬鰣霉素的結構30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抑菌圈直徑（30μg/disc）黃瓜灰霉病31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-10532白肽霉素的結構白肽霉素的結構33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白肽霉素的抗菌活性TestorganismMinimal34制黃桿菌素的結構制黃桿菌素的結構35制黃桿菌素的抗菌活性TestorganismMinimalinhibitoryconcentration(mcg/ml)XanthomonasoryzaeIFO33122XanthomonasoryzaeIFO37814EscherichiacoliIFO3301＞1,000SalmonellatyphimuriumTV119＞1,000Staphylococcusaureus209PIFO12732＞1,000BacillussubtilisIFO513＞1,000制黃桿菌素的抗菌活性TestorganismMinimal36RS-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=CH3RS-22活性成份的化學結構RS-22A:R1=H,R37實現產業(yè)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實現產業(yè)化的研究成果可再生資源生產活性物質38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井岡霉素對主要病害的防治作用DiseaseConcentra39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407051殺蟲素原料淀粉黃豆粉等農副產品微生物發(fā)酵7051殺蟲素原料微生物發(fā)酵417051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殺蟲素和目前常用殺蟲劑效果的比較藥劑類型田間用427051殺蟲素生產的工藝路線生產菌種制備種子罐發(fā)酵罐放罐壓濾上柱吸附解吸濃縮結晶制劑7051殺蟲素生產的工藝路線生產菌種制備種子罐發(fā)酵罐放罐壓濾43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瀏陽霉素結構及其急性毒性藥物動物給藥部位LD50（mg/44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%瀏陽霉素對抗性螨害的防治效果藥劑藥前基數用藥后減退率（％）452098抗生素2098＝FR900520

R＝CH2CH3

FK-506R＝CH2-CH=CH22098抗生素2098＝FR900520R＝CH46腈酶、腈水合酶在工業(yè)上的應用丙烯酰胺工業(yè)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(huán)腈化合物的腈化水合手性催化中的應用腈酶、腈水合酶在工業(yè)上的應用丙烯酰胺工業(yè)化生產47分解腈類化合物的微生物BacillusEnterobacterBacteridiumEscherichiaMicrococcusFravobacteriumBrevibacteriumAeromonasCorynebacteriumMycoplanaNocardiaCellulomonasPseudomonasErwiniaRhodococcusCandidaArthrobacterusAspergillusRhizobiumCochliobolusAcinetobacterRhodopseudomonasAlcaligenesStreptomycesCaseobacterPenicillumGordonaFusariumAureobacterium分解腈類化合物的微生物BacillusEnterobacte48含腈化合物的水解水解酶含腈化合物的水解水解酶49腈水合酶對雜環(huán)腈化合物的

催化水合腈水合酶對雜環(huán)腈化合物的

催化水合50腈酶、腈水合酶在手性催化

中的應用（一）腈酶、腈水合酶在手性催化

中的應用（一）51腈酶、腈水合酶在手性催化

中的應用（二）腈酶、腈水合酶在手性催化

中的應用（二）52芳香腈化合物的水合催化芳香腈化合物的水合催化53用于丙烯酰胺工業(yè)生產的微生物只含腈水合酶，不含酰胺酶和腈酶，反應只