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生物法制备医药中间体甘草次酸的绿色生产工艺

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-08-22 10:00:09

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”军工安防与应急产业科技服务团| 耿牧锦 | 2022-10-12 14:32:14
甘草酸是甘草的最主要的有效成分之一,是一种美国食品药品监督管物局(FDA)公认的安全物质,在医药、化妆、食品、保健品、烟草等方面都有广泛的应用。甘草次酸是甘草酸的衍生物,具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、保肝降血脂等作用,在国际上产品的应用广泛,年市场需求量超过200吨,每年均已5%以上的速度在增长,目前甘草次酸的主要生产途径为:以甘草为原料直接萃取或以甘草酸(或其盐)为原料进行酸化裂解、碱化裂解和化学合成制得;存在反应条件剧烈、能耗高、有机溶剂大量使用造成环境污染等弊端。本项目开发了酶法制备甘草次酸的生产工艺及分离纯化工艺,具有反应条件温和、化学键选择性好、收率高等优点。

该生产工艺甘草酸转化率在95%以上,产品收率在90%以上,甘草次酸HPLC纯度可以达98%以上,符合欧盟和国家生产标准,酸碱和有机溶剂的用量降低了90%以上,解决了甘草加工行业的环境污染问题。

本成果研发的重组酶,比原始野生酶表达量、稳定性、催化效率高出数倍、且底物转化率和目标产物得率均十分突出,可用于工业上大规模生产甘草次酸。

为便于后期发酵生产甘草次酸, 本成果将重组AtGUS‑mix基因整合到毕赤酵母中,经筛选获得一株性能优良、可用于工业生产GA且GA得率高的工程菌GA108/PGAPZαA‑Atgusmix, 并摸索得到一套适用于该工程菌工业化发酵生产GA的方法。利用该工程菌进行分批补料发酵转化GL实验,确定其整个发酵周期为156h,补料4次,消耗甘草酸底物的浓度为11.53mM,GA的最终浓度为13.30mM,GA的得率为94.9%,GA的生产效率为0.085mM/h,此结果为甘草次酸大规模工业化生产奠定基础。

甘草酸是甘草的最主要的有效成分之一,是一种美国食品药品监督管物局(FDA)公认的安全物质,在医药、化妆、食品、保健品、烟草等方面都有广泛的应用。甘草次酸是甘草酸的衍生物,具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、保肝降血脂等作用,在国际上产品的应用广泛,年市场需求量超过200吨,每年均已5%以上的速度在增长。

潜在应用领域:医药中间体,化妆品,具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒、保肝降血脂等作用。

李春,教授/博士生导师、国家杰出青年科学基金获得者。北京理工大学理学与材料学部副主任,生物化工学科责任教授。已发表学术论文203篇,其中SCI收录72篇、EI收录100篇次,已发文章中单篇引用超过100次的论文2篇,超过60次的8篇,H-Index=21。2014年10月发表于期刊《Frontiers in Bioengineering andBiotechnology》的文章目前已被下载阅读超过1000次。获省部级科技成果奖励4项。2006年享受国务院政府特殊津贴。现担任中国工业生化与分子生物学分会副理事长、《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》副主编、《农业工程学报》、《生物加工过程》编委、《中国生物工程杂志》和《生物产业技术》理事。

冯旭东,北京理工大学副研究员/博士生导师,研究方向为生物催化与酶工程、合成生物学。主持国家自然科学基金 2 项、省部级项目 3 项;参与国家自然科学基金重点基金项目 1 项。以第一作者或通讯作者在 Biotechnol Adv, AIChE J, BiotechnolBioeng, Appl Environ Microb, JAgr Food Chem, Chem Eng Sci, Ind Eng Chem Res,Chem Eng J, Bioresource Technol 等生物化工领域主流期刊发表论文 30 余篇,获授权专利 4 项。

吕波,北京理工大学预聘副教授/博士生导师,研究方向为酶分子理性设计、植物天然产物细胞工厂构建、功能性微生物和基因信息分析。主持国家自然科学基金项目 1 项、承担企业合作项目 1 项;参与国家自然科学基金项目等 3 项。迄今在国内外学术刊物及会议上发表学术论文 22篇,其中 SCI 收录 18 篇,EI 收录 19 篇,获授权专利 2 项。与企业合作,签署了联合开展甘草酸及其衍生物的中试放大和工业化应用项目,建立了吨级 GA 和 GAMG 的中试生产线,开发了以为 GA 为医药中间体和以 GAMG 为甘草甜味剂(甜度为甘草酸的 5 倍、蔗糖的941 倍)的绿色生产技术。

甘草次酸需求量很大,但生产量相对较少,且医药、日化等作为甘草次酸重要的应用领域,其快速的发展对甘草次酸的需求也就更大,未来的市场空间很大。

甘草次酸年需求量为200吨左右,进口平均单价约14.12美元/公斤,该科技成果研发的生物法制备甘草次酸具有反应条件温和、化学键选择性好、收率高等优点,符合绿色制造工艺和环境保护要求,市场效益显著。

拟通过技术许可、技术转让等方式,与医药、化妆、食品、保健品、烟草等相关领域的企业合作,促进“生物法制备医药中间体甘草次酸的绿色生产工艺”成果转化,进行甘草次酸大规模工业化生产。

1、合作意向方联系北理工技术转移中心;

2、北理工技术转移中心沟通了解意向方情况;

3、会同成果完成团队与意向方共同研讨合作方案。