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沈寅初生物技术与化学工业的可持续发展可持续发展面临的问题1.资源2.能源3.水源4.环境5.土地6.人口保持可持续发展的对策1.循环经济（资源循环使用）2.节约资源（能源），发掘新资源3.利用国际资源4.提高资源（能源）利用效率5.绿色产品、绿色工艺6.采用生物技术7.保护环境及土地8.控制人口减少资源能源消耗减少废弃物排放改变原料路线改变物质生产工艺生物技术能做些什么？1.改变产品生产原料路线2.改变产品生产工艺生物技术产业的特点1.利用再生性资源2.符合可持续发展3.生产过程温和4.污染少，多为可利用废料5.自身效率提高潜力大生物技术生产化学品的方式生物质原料产物相关底物产物多酶系统催化（发酵）单酶催化（生物催化）生物技术生产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-丙二醇枢纽性大宗生物质化工原料部分替代燃料油生物质乙醇化工原料如乙烯(CH2=CH2)1,3-丙二醇聚合物生物质甘油1,3二羟丙酮化工产品羟基丙酮可降解塑料生物质乳酸丙烯酸高分子材料其他化工产品下游化工产品生物催化反应1.氧化9.缩合15.核苷化2.还原10.氨基化16.卤化3.脱羧11.乙酰化17.转移4.脱氨12.脱甲基18.重排5.水解13.酰胺化19.异构化6.甲基化14.脱甲氧基8.脱水生物催化技术生产化学品淀粉葡萄糖富马酸富马酸环氧琥珀酸丙烯腈丙烯腈羟基乙腈甘油苯L-天冬门氨酸肉桂酸麦芽糖、葡萄糖果糖L-天冬门氨酸L-苹果酸L-酒石酸丙烯酰胺丙烯酸羟基乙酸二羟丙酮对苯二酚L-丙氨酸L-苯丙氨酸淀粉酶、糖化酶异构酶天门冬氨酸酶苹果酸酶水合酶水合酶腈酶腈酶脱氢酶加氧酶脱羧酶加氨酶酶催化在光学活性手性化合物合成中的应用1.水解5.氧化2.还原6.加氨3.羟基化7.水解4.异构化手性化酶脂酶醇氰酶腈酶酰胺酶还原酶转氨酶羟基化酶旋光异构酶微生物酶异构化合成手性化合物NOClNH3BackmanrearrangementreactionH2SO4CyclohexeneNitrosdimerDL-AminocaprolactamD-型L－型L-Lysine异构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还原手性化还原酶DL-（L-）（D-）生物技术在工业中应用的问题1.生物技术效率低、成本高2.产物浓度稀3.在水溶液中反应4.水消耗量大5.酶（生物体）安定性差6.易污染杂菌7.工艺过程复杂、控制点多8.计算机联机控制较难9.操作者技术素质要求高10.动植物细胞培养技术问题更多生物技术在化工领域应用优先研发的课题1.实现几个关键化工原料产品的经济性产业化2.从可再生资源开发新产品3.更广泛地发现新生物源4.改造生物，提高生物加工效率5.开发生物催化的新领域6.开发未利用的生物资源生产有用物质7.解决生物技术规模生产的工程问题，控制及过程检测问题8.基因重组技术的开发和应用我们实验室做了哪些工作？利用生物质开发生物源农药静丝霉素（Cystamycin）链丝霉素新多氧霉素杀粉蝶素潮霉素抗霉素三烯霉素Starosporine莫能霉素放线酮灭瘟素发现的新生物源农药活性物质磷氮霉素白肽霉素制黄杆菌素拟鲥霉素变构霉素RS-22A、B、C磷氮霉素类化合物的结构AntifungalavtivityofphosphazomycinCTestorganismMIC(μg/mL)*AspergillusoryzaeIFO52391.6A.niger1.6Penicilliumchrysogenum0.4TrichophytonmentagrophytesIFO62020.4CochliobolusmiyabeanusIFO52771.6PyriculariaoryzaeIFO59440.8RhizoctoniasolaniIFO625825ColletotrichumlagenariumIFO7510.05BotryotiniafuckelianaIFO53650.0004GlomerellacingulataIFO97670.2AlteriariamaliIFO89840.025FusariumoxysporumIFO976112.5*Conventionalagardilutionmethodwasemployedusingpotato-sucrosemedium.MICswereobservedafter72hoursincubation.磷氮霉素对黄瓜灰霉病的效果（盆栽）组份浓度ABCDE25ppm99.398.598.598.599.350ppm100100100100100磷氮霉素对菌核病的效果（盆栽）组份浓度ABCDE25ppm10081.368.883.178.150ppm100100100100100磷氮霉素增加血小板作用（体内试验）剂量mg/kg投药天数血小板数×1040.1382.180.1488.560.15110.060.16115.060.3386.620.34101.780.35125.040.36152.22对照384481.14586.54688.68变构菌素的结构TautomycetinAntimicrobialactivityoftautomycinTestorganismMIC(μg/ml)BotrytiscinereaIFO536512.5AlternariamaliIFO898450PyriculariaoryzaeIFO599450ColletotrichumlagenariumIFO751325GlomerellacingulataIFO976750Cochliobulusmivabeanus25RhizoctoniasotaniIFO6258200Fusariumoxysporum200Aspergillusniger50Penicilliumchrysogenum50Theconventionalagardiutionmethodwasused.Medium:potato–sucroseagar.拟鲥霉素的结构OOSNHONH2OHOHHOOCCOOHONHNHONHOOONH2ONH2NH拟鲥霉素的抗菌作用抑菌圈直径（30μg/disc）黄瓜灰霉病菌(Botrytiscinerea)40mm黄瓜炭疽病(Colletotrichumlagenarium)20mm水稻稻瘟病(Pyriculariaoryzae)0格链孢菌(Alternariamali)0水稻黄单孢菌(Xanthomonasoryzae)0大肠埃希氏菌(Eschiacoli)0金色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)0白色念珠菌(Candidaalbicans)0拟鲥霉素的抗菌作用试验化合物喷药浓度防治效果药害SR-105096无2594无12.587无6.2577无苯莱特*25092对照处理-0－*1－（丁基氨基甲酰）－2－苯并咪唑白肽霉素的结构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制黄杆菌素的结构制黄杆菌素的抗菌活性TestorganismMinimalinhibitoryconcentration(mcg/ml)XanthomonasoryzaeIFO33122XanthomonasoryzaeIFO37814EscherichiacoliIFO3301＞1,000SalmonellatyphimuriumTV119＞1,000Staphylococcusaureus209PIFO12732＞1,000BacillussubtilisIFO513＞1,000RS-22活性成份的化学结构RS-22A:R1=H,R2=HRS-22B:R1=CH3,R2=HRS-22C:R1=CH3,R2=CH3实现产业化的研究成果可再生资源生产活性物质1.井冈霉素2.7051杀虫素3.浏阳霉素4.Lovastatin5.2098FK5066.金核霉素7.Tautomycin井冈霉素对主要病害的防治作用DiseaseConcentrationa.i.(ppm)Preventionefficacy(%)水稻小球菌核病Helminthosporiumsigmoideum40ppm95黄瓜立枯病Rhizoctoniasolani40ppm100菜豆菌核病Sclerotiniasclerotirum25ppm80水稻稻曲病Ustilaginoideadvirens80ppm100小麦纹枯病Rhizoctoniasolani80ppm85水稻纹枯病Pelliculariasasakii30ppm100井冈霉素和有机砷制剂的比较有机砷井冈霉素原料非再生性资源可再生性资源对动物毒性40－50mg/kgLD50＞5000mgkg对植物和其他生物毒性对水稻有毒害无毒对土壤污染残留在土壤中易分解，无残留生产过程中的三废废气、废渣、废水除释放CO2外无其他废料每亩用药量30－50克3－5克7051杀虫素原料淀粉黄豆粉等农副产品OOOOOOOHCH3CH3HHHCH3OCH3CH3MeOMeOR4HHOR3HOHCH3HC2H5CH3微生物发酵7051杀虫素和目前常用杀虫剂效果的比较药剂类型田间用药量（克/公顷）有机氯500－3000有机磷600氨基甲酸酯700除虫菊酯类10－2007051杀虫素1－107051杀虫素生产的工艺路线生产菌种制备种子罐发酵罐放罐压滤上柱吸附解吸浓缩结晶制剂浏阳霉素结构及其急性毒性药物动物给药部位LD50（mg/kg）纯品小鼠口服＞10000大鼠口服＞10000制剂小鼠口服＞5000经皮＞2000OR4OOOOOOOOR2OCH3CH3CH3CH3R1R3OR1,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浏阳霉素对抗性螨害的防治效果药剂药前基数（螨头数/叶）用药后减退率（％）8天22天36天5％复方浏阳霉素16697.895.699.5三菊杀螨醇25增加160％浏阳霉素对天敌昆虫的影响天敌浓度（mg/cm2）死亡率金小蜂4.35×10-4017.4×10-40回斑目瓢虫50ppm孵化率98.9%100ppm孵化率86.8%2098抗生素2098＝FR900520R＝CH2CH3FK-506R＝CH2-CH=CH2腈酶、腈水合酶在工业上的应用1.丙烯酰胺工业化生产2.脂肪腈化合物的催化水合3.芳香腈化合物的催化水合4.杂环腈化合物的腈化水合5.手性