在山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司的十噸級中試發(fā)酵平臺，國際首條反式烏頭酸微生物綠色制造生產(chǎn)示范線成功投產(chǎn)，解決了長期困擾產(chǎn)業(yè)的反式烏頭酸規(guī)模化生產(chǎn)難題。這項突破性技術(shù)來自中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱“青島能源所”）的反式烏頭酸微生物綠色制造技術(shù)。該技術(shù)榮獲2024年度山東省技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

該發(fā)明以低pH耐受的工業(yè)土曲霉作為底盤細胞，構(gòu)建了"使能技術(shù)—細胞工廠—發(fā)酵工藝—分離純化"一體化的技術(shù)體系，在國際上首次實現(xiàn)了反式烏頭酸的微生物綠色制造與生產(chǎn)示范，突破了原料可及性困境。

技術(shù)突破：實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化“造血能力”

記者在青島能源所實驗室看到，青島能源所所長、黨委書記、研究員呂雪峰正帶領(lǐng)團隊研究工業(yè)土曲霉基因編輯使能技術(shù)。

“反式烏頭酸是一種六碳不飽和三元羧酸，可用于新型殺線蟲生物農(nóng)藥和新一代生物基增塑劑，是一種具有應(yīng)用潛力的生物基平臺化合物。”呂雪峰介紹，無論是從國家戰(zhàn)略需求還是產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展來看，合成生物制造都已成為重要的發(fā)展方向。

呂雪峰在實驗室工作。 郭清鑒 攝

此前，反式烏頭酸作為一種重要的有機酸，由于傳統(tǒng)植物提取和化學(xué)合成技術(shù)難以實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，嚴重制約了下游應(yīng)用技術(shù)開發(fā)。

呂雪峰舉例說，線蟲防治是世界性難題，對蔬菜水果危害嚴重。作為蔬菜種植大省，山東亟需基于反式烏頭酸的環(huán)保型生物農(nóng)藥。

此外，反式烏頭酸酯可作為PVC塑料及新能源汽車電線電纜的增塑劑，解決了數(shù)百萬噸石油基鄰苯類增塑劑因健康危害亟需替代的產(chǎn)業(yè)難題。“這種增塑劑兼具高效、環(huán)保、成本合理等優(yōu)勢。”呂雪峰說。

2023年5月，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會在北京組織召開“反式烏頭酸微生物綠色制造技術(shù)”科技成果鑒定會。由多位院士組成的鑒定委員會認為，該技術(shù)開創(chuàng)了生物法合成反式烏頭酸生產(chǎn)新工藝，推動了反式烏頭酸殺線蟲生物農(nóng)藥和反式烏頭酸酯生物基增塑劑等下游應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，具有廣泛應(yīng)用前景。鑒定委員會一致認為該技術(shù)創(chuàng)新性強，技術(shù)指標先進，整體達到國際領(lǐng)先水平。

產(chǎn)業(yè)化進程：從實驗室走向市場

“在解決反式烏頭酸原料可及性方面，我們主要攻克了三個關(guān)鍵問題：能否改造、如何改造以及實用性。”呂雪峰總結(jié)道。

能否改造，解決了工業(yè)菌種遺傳改造的難題；如何改造，通過深入研究反式烏頭酸的生物合成機制，構(gòu)建了高效細胞工廠；實用性，則實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，推動重要產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化落地。

呂雪峰介紹，團隊通過合成生物學(xué)策略首次實現(xiàn)反式烏頭酸的微生物綠色制造，以高耐酸土曲霉作為底盤細胞，圍繞使能技術(shù)平臺、高效細胞工廠、發(fā)酵工藝示范、分離純化工藝等關(guān)鍵技術(shù)進行開發(fā)，創(chuàng)制了反式烏頭酸高效細胞工廠。

原料可及性的突破有力推動了反式烏頭酸在殺線蟲生物農(nóng)藥和新一代生物基增塑劑等下游應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。新型生物基增塑劑反式烏頭酸酯兼具高效增塑、環(huán)保安全、長效穩(wěn)定等優(yōu)異特性，現(xiàn)已建成貫通全鏈條技術(shù)的生產(chǎn)示范線，完成新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理登記，并成功應(yīng)用于耐低溫型氯丁橡膠、聚氯乙烯復(fù)合材料開發(fā)，實現(xiàn)商業(yè)化銷售。

生產(chǎn)技術(shù)的突破，使反式烏頭酸被列入九部委聯(lián)合印發(fā)的《精細化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實施方案（2024-2027年）》中重點發(fā)展的生物基化學(xué)品，將有效推動我國特種氯丁橡膠、醫(yī)用PVC材料、生物農(nóng)藥等行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

“這項技術(shù)的成功，為更多應(yīng)用場景開發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ)。”呂雪峰表示，與山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司合作完成的這一項目，是研究所多學(xué)科交叉融合、實現(xiàn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合的典型案例。

“技術(shù)不能局限于實驗室，必須與產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合。要通過產(chǎn)學(xué)研合作，找到應(yīng)用端，通過創(chuàng)新鏈帶動產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合。”呂雪峰強調(diào)。

青島財經(jīng)日報/首頁新聞記者 郭清鑒

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