文档介绍：系统生物催化的原理及应用
欧阳平凯
南京工业大学

现代化学工业面临重大的挑战
以石油等化石资源为源头的化学工业所面
临的挑战在于化石资源日益枯竭
化石资源的市场价格上涨迅速,现代化学
工业的原料成本猛增
现代化学工业面临的机遇
光合作用产生的 950亿吨 C/年
生物质循环
<
目前世界<
化石资源消耗 65 亿吨 C/年
仅需使用小于 10% 生物质循环,
即可替代化石资源
随着生物技术的发展,生物质资源的生产不断
提高
例如
乙烯的生产
石化路线:
6430元原料=1吨乙烯+副产品
生物路线:以5吨玉米加工1吨乙烯计算
6000元原料=1吨乙烯+副产品
生物催化与转化已成为
发达国家的重要科技与产业发展战略
生物医药转基因植物生物催化
生物技术的
20世纪
20世纪 21世纪
三次浪潮 80年代 90年代
新的生物催化剂是21世纪可持续发展的化学加工业
的必需工具。2020年,通过生物催化技术,使化学加工
业的原料、水资源、能量的消耗各降低30%,污染物的
排放和扩散也减少30%。
存在的问题
传统研究方式与工业化需要的矛盾传统研究方式与工业化需要的矛盾
矛盾
自发、分散、Case-by-case 的品种繁多的大量
研究模式(周期平均20年), 的酶,催化体系
效率低、周期长
传统模式? 工业化需要
问题分析
可提高酶活
数倍~数万倍
? ! 新
来
一些重要而急需的人工构建快速高效源
转化体系还没有合适的的生物催化剂基
菌种和酶。(酶活太低) 的改造方法因
与
难点与周期太长酶
生物催化剂
提高酶活5~30%, 改造的方法学
十分困难
基础理论问题
问题分析
必须从生物催化体系的全局进行研究
? !
微生物与酶不适应工业环境建立高效率的高浓度
产品浓度低,分离成本高生物催化反应体系
应用的成本问题
生物催化剂生物系统催化
适应性原理的理论和方法
系统生物催化的基础理论问题
应用系统生物学原理
研究生物催化反应体系
微生物-来源
生物催化剂分子设计-改造
Yes 生物反 No
应系统
适应性
高效生物
转化过程
环境介质工程
系统生物学方法