我国生物发酵产业现状分析与发展策略

我国生物发酵产业经过不断发展,现已成为世界生物发酵产业大国,2017年在玉米产业政策重大调整的新形势下,行业整体经济形式发展平稳,出口保持快速增长趋势,产业规模继续扩大。但在发展过程中还存在着原材料价格波动性上涨、自主知识产权认知匮乏、产能盲目扩张等发展瓶颈。对生物发酵产业现状与未来发展策略、方向进行了分析和阐述。     

科技创新助推生物产业发展——2013生物发酵产业年会及展会在沪召开

<正>2013年11月18日,2013年生物发酵产业年会暨系列论坛在上海隆重召开,此次会议由中国生物发酵产业协会主办,杜邦工业生物科技事业部、上海兆光生物工程设计研究院和大连工业大学协办。本届年会以"调结构,促转型,稳增长,增效益,推动生物发酵产业经济,促进绿色可持续发展"为主题,旨在探讨生物发酵产     

发酵工业菌种的迭代创制

生物发酵是以微生物菌种为生物催化剂,以淀粉糖、生物质等可再生资源为原料发酵生产各种食品、化学品、燃料、材料等物质的生产过程,具有绿色、低碳和可持续等特征。我国拥有全球规模最大的生物发酵产业,尤其氨基酸、维生素等传统发酵产品占全球市场份额的60%–80%。发展生物发酵产业对于我国实现“碳中和、碳达峰”的战略目标和生物经济发展具有重要的意义。微生物工业菌种是生物发酵产业的核心,直接影响原料路线、产品种类和生产成本。创新发酵工业菌种,提升其原料转化利用效率,提高产物生产水平,拓展产品种类,是生物发酵产业高质量发展的关键。近年来,合成生物学、系统生物学等学科的发展,进一步加深了研究者对微生物底盘细胞生理代谢机制的理解,加速了基因编辑等菌种设计创制使能技术的发展,为发酵工业菌种改造提升提供了新动能。本文选取了具有代表性的大宗氨基酸、B族维生素、柠檬酸、燃料乙醇等发酵产业,从其工业微生物底盘的基础研究和技术开发角度,综述发酵工业菌种改造提升的最新进展,并展望人工智能、自动化与生命科学交叉融合将对工业菌种迭代产生的重要影响。     

生物工程专业发酵课程群建设探索

针对生物工程专业的培养方案和就业方向,提出了以课程群建设推动专业发展的教学改革思路。以"生物工艺学"和"生物反应工程"为主干课,还包括"生物工程设备"、"代谢控制与发酵"、"生物过程检测与控制"等相关课程,同时结合"发酵工艺实验"、"生产实习"和"毕业设计"等实践教学环节,构建了发酵课程群。介绍了发酵课程群对教学内容的整合,分析了课堂教学与实践环节有机结合的教学模式。实践证实,发酵课程群的建设对学生的就业以及后续工作能力的提升起到了显著的促进作用。     

2014 BIO圆满闭幕 以先进科技助推行业发展

<正>我国的生物发酵产业是门类齐全的现代生产体系,在食品加工产业、生物医药、医疗保健等领域发挥着至关重要的作用,同时也推动了我国经济的发展。中国生物发酵产业协会作为BIO的主办单位,一直致力于推动生物发酵产业的绿色、健康、稳健的发展。BIO已成功举办两届,2014BIO已于2014年12月5日圆满闭幕。     

健康 营养 可持续发展——中国生物发酵产业协会酵素分会成立大会胜利召开

正近几年,酵素产品已经消无声息地走进我们的生活,为了使我国酵素产业能够健康有序的发展,中国生物发酵产业协会决定成立酵素分会,并于2015年12月3日在北京召开了"中国生物发酵产业协会酵素分会第一次会员代表大会暨一届一次理事会"。     

谷氨酸市场面临新利好新机会

目前我国谷氨酸总发酵能力已接近160万t,约占全球谷氨酸产能的75％;而日本的谷氨酸产能,即包括日本味之素株式会社在本土和海外分公司产能在内合计只有不到60万t;韩国的谷氨酸发酵能力在20～25万t。再加上我国台湾地区的谷氨酸发酵能力,可以认为,亚洲谷氨酸厂商基本上主宰了国际谷氨酸市场。     

生物炼制技术及其应用于生物能源开发

生物炼制技术（Biorefinery techniques）涉及面很广,既有传统性,又有现代性,应用面非常广泛,传统的生物制酒、制酱油、制豆腐乳等在我国已有悠久的历史。现代的生物炼制技术这些年有较快的发展,如经基因技术改造或重组的“运动发酵单胞菌”用于生产乙醇;又如经基因工程技术重组受体菌即“工程毕赤酵母”高效生产某些酶制剂产品用于发展饲料产业、乳品产业等     

加快生物过程关键技术及装备开发 支撑我国生物产业发展

<正>生物过程工业(bioprocess industry)包括传统的发酵工业和现代生物技术工业,是国民经济可持续发展的支柱之一。生物过程关键技术和装备是发展我国生物产业的重要支撑。国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》明确将新一代工业生物技术和过程工业的绿色化、自动     

从阿维菌素获得诺贝尔奖到中国创造

纵观世界历史,大国崛起无不伴随着科技的兴起和机制体制的突破。来自大自然的天然产物对于人类的健康起到非常重要的作用,从抗肿瘤明星分子紫杉醇到挽救了无数人生命的抗感染药物青霉素,从治疗代谢疾病到营养保健,都离不开天然产物。此外,还有大量天然产物资源没有被开发过。而随着阿维菌素的发现者Satoshiōmura教授和William C.Campbell博士,及青蒿素的发现者屠呦呦研究员因为这两种天然产物在治疗寄生虫感染病和疟疾上的应用而获得2015年诺贝尔生理与医学奖后,天然产物有望迎来其发展的第二个黄金时代。我国是世界工厂也是天然药物的资源大国,为了实现产业升级,弯道超车,实现大国崛起的中国梦,我国科学家在"十二五"期间围绕着天然产物的高产和创新两大主题开展了富有成效的合成生物学研究。阿维菌素是由阿维链霉菌产生的高效低毒生物杀虫剂,其原料产能占国际市场的100%。但我国原有生产菌株的单位发酵产量较低,高消耗、高污染、片面追求生产规模的粗放型发展模式已经成了阻碍低碳经济持续高速发展的瓶颈。如何从根本上解决问题,提高生产菌株的单位发酵产量和原料利用率,降低能耗和生产成本,减少环境污染,是促进我国从"发酵大国"向"发酵强国"转变的关键。本文以阿维菌素为例,综述其基础研究的技术发展,特别是中国科学院微生物研究所引入合成生物学技术,将阿维菌素的单位产量提高了1000倍,至9 g/L,在内蒙古新威远与阿维菌素产业联盟的公司应用,迫使默克公司全面退出阿维菌素历史舞台,从而引领产业迅速发展的过程,为我国其它天然产物生物制造品种的改良提供思路和方法。     

人工智能时代发酵优化与放大技术的机遇与挑战

人工智能(artificial intelligence, AI)技术正引发一场新的产业革命,其成功应用正从信息产业迅速渗透到各行各业。传统的发酵工程技术受到巨大挑战的同时更多地迎来了发展变革的机遇。首先,合成生物技术飞速发展使高性能菌株的可获得性及获取效率显著提升,对传统低效的发酵优化放大技术提出很大挑战,亟需对发酵优化放大技术进行升级,以满足高通量菌种性能验证及工艺开发能力的需求;其次,发酵装备技术的持续发展为高效发酵优化技术的进步奠定了良好基础,加之人工智能技术特别是数字孪生与知识图谱等技术的应用,将为传统发酵技术的颠覆性发展带来巨大推动力。本文分别从合成生物时代对发酵优化技术的挑战、发酵优化与放大的核心技术、高通量发酵装备技术、数据可视化技术、数字孪生及知识图谱等智能技术在发酵优化放大中的应用等几个方面进行综述,并对未来工业发酵优化技术的场景以及未来发酵技术对人才培养等提出的新要求进行了展望。     

产业动向

我国将大力发展生物医学工程为贯彻落实《生物产业发展“十一五”规划》,国家发改委决定于今明两年组织实施包括“组织工程产品的产业化”等重点领域的生物医学工程高技术产业化专项,以加快生物医学工程高技术成果的产业化,力争使我国生物医学工程产业在2010年达到1000亿元以上的规模。同时,国家发改委还决定在“十一五”期间组织实施国家生物产业基地公共服务条件建设专项,以推动我国生物产业集聚式发展,发挥国家生物产业基地的集聚效应,提高国家生物产业基地的集聚能力。中国柠檬酸等四行业落后产能将遭淘汰国家发改委、环保总局日前通知…     

国内简讯

生物产业十二五规划成型2万亿蛋糕待分国家发改委副主任张晓强向媒体表示:"有关部门正在联合编制《生物产业发展"十二五"规划》,以进一步加强生物产业自主创新能力     

"生物催化"专辑卷首语

生物催化是一个由有机化学、生物化学、微生物学和过程工程学等多学科交叉的研究领域。生物催化技术与产业表明,它将传统的化学化工原理与现代生物技术完美地融为一体,具有条件温和、高效专一、环境友好等鲜明特征,生物催化技术符合“绿色化工”要求。生物催化技术已被看作是对传统发酵与化学化工产业改造极为重要的技术之一,它向精细化学品、大宗化学品、能源、材料等领域的渗透日趋明显,成为发酵与化工行业中最活跃的一部分,并将担当起实现绿色生物制造和有效解决资源环境问题的重要责任。同时已成功产业化的生物催化技术也已产生显著的经…     

生物饲料产业发展态势分析

<正>与传统饲料相比,生物饲料具有诸多优点,且目前已在畜牧业中广泛运用,具有巨大的市场潜力。文章从产品入手,结合相关专利,分析了生物饲料技术的发展趋势,并对国内外生物饲料产业的发展态势进行了总结。生物饲料这一概念是近十几年被提出的,一般是指以饲料和饲料添加剂为对象’以基因工程、蛋白质工程、发酵     

关于生物细胞产能代谢类型划分和有关概念界定标准的商榷

不同教材或参考书中对生物细胞产能代谢中的发酵、有氧呼吸、无氧呼吸和无机物的有氧氧化等概念解释不一致,容易造成不必要的误解。试图通过对微生物和动、植物细胞的产能代谢类型的划分和界定标准的讨论,进一步明确区分发酵与无氧呼吸、无机物的有氧氧化与有氧呼吸等名词的具体意义。     

我国生物发酵产业发展现状及发展趋势

持续的科技进步和技术创新使得生物发酵产业在世界上的地位不断巩固和提升,作为国家战略性新兴产业的重要部分,生物发酵产业不仅为食品工业做出了重要贡献,也为饲料、医药、纺织、造纸、能源等提供了有力支撑,同时延伸了农产品加工产业链,提高了农产品的附加值,凸显出多方共赢的显著成效。本文主要从生物发酵产业的现状、技术水平、存在问题及未来发展趋势进行简要阐述和分析。     

丁醇萃取发酵耦联生产改良型生物柴油过程的性能优化

传统丙酮丁醇发酵的产物浓度太低,蒸馏回收发酵产品大量耗能.为研究探讨直接利用发酵产物的可能性,在15%高初始玉米醪浓度条件下、以地沟生物柴油为萃取剂,探讨了生物柴油添加量,萃余液回用率、和添加微量电子供体对丁醇发酵耦联生产改良型生物柴油过程各主要性能指标的影响.通过环境条件优化,地沟生物柴油的质量显著提高,16烷值由51.4提高至54.4;添加微量中性红后"丁醇实质性得率"可以达到18%,耗能的发酵产品回收过程有望省去;萃余液回用率超过50%,有望逐步向国家所大力倡导的"节能减排"的工业生产模式靠近.     

中国重组抗体药物发展的策略探讨

随着重组抗体药物展示出良好的治疗效果和市场效益,抗体药物的研发逐渐成为生物医药产业发展的主要方向。但是目前国内动物细胞表达水平普遍较低和发酵工艺落后的现状制约了我国抗体药物产业化的发展。本文主要综述了国际抗体药物产业的发展态势,重点比较二氢叶酸还原酶和谷氨酰胺合成酶表达体系、连续灌注和流加培养发酵模式的各自优势,结合我们抗体药物表达、发酵方面的经验,对当前我国抗体药物产业化发展策略进行了探讨,提出抗体药物产业化模式应根据企业对抗体产率、产能和市场经济学的多重考虑选择发酵工艺和发酵规模,应用谷氨酰胺合成酶/CHO-K1表达系统和连续灌注培养工艺可能更适应目前中国抗体产业化的需要。     

我国抗体药物产业化发展的策略探讨

随着重组抗体药物展示出良好的治疗效果和市场效益,抗体药物的研发逐渐成为生物医药产业发展的主要方向。但是目前国内动物细胞表达水平普遍较低和发酵工艺落后的现状制约了我国抗体药物产业化的发展。主要综述了国际抗体药物产业的发展态势,重点比较二氢叶酸还原酶和谷氨酰胺合成酶表达体系、连续灌注和流加培养发酵模式的各自优势,结合我们抗体药物表达、发酵方面的经验,对当前我国抗体药物产业化发展策略进行了探讨,提出抗体药物产业化模式应根据企业对抗体产率、产能和市场经济学的多重考虑选择发酵工艺和发酵规模,应用谷氨酰胺合成酶/CHO-K1表达系统和连续灌注培养工艺可能更适应目前中国抗体产业化的需要。