酶催化技術(shù)有望使傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“綠色”制造

　　被稱為21世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展基本工具的新型酶催化劑技術(shù)在我國取得突破。在國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目支持下，清華大學(xué)生物化工研究所研制成功中國第一個(gè)智能多功能酶——MBP（麥芽糖結(jié)合蛋白）融合肝素酶。經(jīng)過半年的中試，該項(xiàng)目課題組3月20日宣布，他們已穩(wěn)定制備出達(dá)到國際先進(jìn)水平的平均分子量在2000~3000左右的超低分子量肝素。

　　酶催化是構(gòu)建綠色化學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)清華大學(xué)生物化工研究所所長邢新會(huì)介紹，清華大學(xué)之所以將智能多功能酶的研究方向首先鎖定在肝素酶，是因?yàn)殚L期以來中國用作防治血栓的生化藥物——低分子量肝素主要依賴進(jìn)口，價(jià)格居高不下，因此該項(xiàng)研究社會(huì)意義重大。據(jù)介紹，研究小組利用生物化工技術(shù)，建立了生產(chǎn)高效智能多功能MBP融合肝素酶的新工藝。他們首先在酶中加入熒光蛋白信號，可以快速追蹤；其次在酶中加入容易分離的MBP蛋白，這樣實(shí)驗(yàn)得到的肝素酶只需進(jìn)行一步分離就能達(dá)到95%的高純度。

　　半年的工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)表明，清華大學(xué)生物化工研究所研制的MBP融合肝素酶不僅可以有效降解高分子肝素，還能夠通過控制酶反應(yīng)時(shí)間和酶量制備出平均分子量在2000~3000左右的超低分子量肝素。尤其值得一提的是，采用酶法制備低分子量肝素反應(yīng)條件溫和，與傳統(tǒng)化學(xué)裂解法相比較，具有收率高，環(huán)境友好，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。而且得到的產(chǎn)品和肝素酶易于分離，酶還可以反復(fù)使用，從而降低酶的使用成本和低分子量肝素的生產(chǎn)成本。這種智能多功能型MBP融合肝素酶已申請3項(xiàng)專利，并于2007年11月獲第十七屆全國發(fā)明展覽會(huì)銀獎(jiǎng)。

　　據(jù)了解，該課題組目前正將這種智能多功能酶用于改造磷酸轉(zhuǎn)移酶和工業(yè)用酶。以用于食品添加劑精細(xì)化工行業(yè)的磷酸轉(zhuǎn)移酶為例，目前，國內(nèi)用化學(xué)法生產(chǎn)的食品添加劑會(huì)產(chǎn)生毒性，而被日本和韓國壟斷的生物法則采用智能多功能磷酸轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行跟蹤，可以隨時(shí)監(jiān)測酶的活性，而且反應(yīng)過程溫和、清潔、無污染。

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　　酶作為一種高效生物催化劑，在常溫、常壓和pH值中性條件下具有十分高效的催化活力，利用酶的高效選擇性催化作用可制造出種類繁多的目的產(chǎn)物，避免了化學(xué)法合成的許多不足。與傳統(tǒng)化學(xué)過程相比，酶催化技術(shù)是改變化工行業(yè)高污染、高能耗現(xiàn)狀的一個(gè)重要途徑，是構(gòu)造新型清潔高效化工生產(chǎn)過程的技術(shù)手段。

　　國外對酶催化過程的研究非常重視，最近5年來，歐美日等發(fā)達(dá)國家大力推動(dòng)酶催化生產(chǎn)大宗化學(xué)品、生物能源等生物化工技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。美國提出到2020年，通過生物催化技術(shù)，使化學(xué)工業(yè)的原料消耗、水資源消耗、能量消耗各降低30％，污染物的排放和污染擴(kuò)散減少30％。

　　我國目前在酶催化生產(chǎn)大宗化學(xué)品方面還比較落后。雖然利用酶催化技術(shù)生產(chǎn)高效低成本的酶制劑作為生物化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，已被寫入國家科技發(fā)展中長期規(guī)劃，但目前還處于理論研究階段，沒有規(guī)模化生產(chǎn)。在清華大學(xué)研制出這種用于降解高分子肝素的MBP融合肝素酶之前，我國在智能多功能酶的研發(fā)方面是一片空白，此項(xiàng)成果的問世，對于酶催化技術(shù)的研發(fā)和推廣有著重要的示范意義。一旦工業(yè)化試驗(yàn)成功，研究小組將用這種方法改造其他的工業(yè)酶，并應(yīng)用智能多功能酶技術(shù)改造傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)，使化工生產(chǎn)朝著更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、更清潔的“綠色”方向發(fā)展。