酶催化技術有望使傳統化工產業實現“綠色”制造

　　被稱為21世紀化學工業可持續發展基本工具的新型酶催化劑技術在我國取得突破。在國家自然科學基金委重點項目支持下，清華大學生物化工研究所研制成功中國第一個智能多功能酶——MBP（麥芽糖結合蛋白）融合肝素酶。經過半年的中試，該項目課題組3月20日宣布，他們已穩定制備出達到國際先進水平的平均分子量在2000~3000左右的超低分子量肝素。

　　酶催化是構建綠色化學的關鍵技術。據清華大學生物化工研究所所長邢新會介紹，清華大學之所以將智能多功能酶的研究方向首先鎖定在肝素酶，是因為長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口，價格居高不下，因此該項研究社會意義重大。據介紹，研究小組利用生物化工技術，建立了生產高效智能多功能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，這樣實驗得到的肝素酶只需進行一步分離就能達到95%的高純度。

　　半年的工業化生產試驗表明，清華大學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時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條件溫和，與傳統化學裂解法相比較，具有收率高，環境友好，易實現連續生產等優點。而且得到的產品和肝素酶易于分離，酶還可以反復使用，從而降低酶的使用成本和低分子量肝素的生產成本。這種智能多功能型MBP融合肝素酶已申請3項專利，并于2007年11月獲第十七屆全國發明展覽會銀獎。

　　據了解，該課題組目前正將這種智能多功能酶用于改造磷酸轉移酶和工業用酶。以用于食品添加劑精細化工行業的磷酸轉移酶為例，目前，國內用化學法生產的食品添加劑會產生毒性，而被日本和韓國壟斷的生物法則采用智能多功能磷酸轉移酶進行跟蹤，可以隨時監測酶的活性，而且反應過程溫和、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物，避免了化學法合成的許多不足。與傳統化學過程相比，酶催化技術是改變化工行業高污染、高能耗現狀的一個重要途徑，是構造新型清潔高效化工生產過程的技術手段。

　　國外對酶催化過程的研究非常重視，最近5年來，歐美日等發達國家大力推動酶催化生產大宗化學品、生物能源等生物化工技術的研發和應用。美國提出到2020年，通過生物催化技術，使化學工業的原料消耗、水資源消耗、能量消耗各降低30％，污染物的排放和污染擴散減少30％。

　　我國目前在酶催化生產大宗化學品方面還比較落后。雖然利用酶催化技術生產高效低成本的酶制劑作為生物化工產業的發展方向，已被寫入國家科技發展中長期規劃，但目前還處于理論研究階段，沒有規模化生產。在清華大學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方面是一片空白，此項成果的問世，對于酶催化技術的研發和推廣有著重要的示范意義。一旦工業化試驗成功，研究小組將用這種方法改造其他的工業酶，并應用智能多功能酶技術改造傳統化工產業，使化工生產朝著更經濟、更環保、更清潔的“綠色”方向發展。