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【中国科学报】给维C生产来一场“瘦身”革命
2017-09-14   沈阳应用生态研究所 【

  文章来源:中国科学报 沈春蕾    发布时间:2017-09-04 

  为摆脱困境,重振发展,东北制药亟须迅速提高产品的科技水平,沈阳生态所与东北制药总厂在辽宁省、沈阳市科委的领导下,共同承担了辽宁省、沈阳市政府下达的以提高万吨维生素C二步发酵转化为中心的“维生素C新技术开发”重大科技攻关任务。 

  维生素C是一种人体必需但却不能自身合成的维生素,必须从外界摄入,但维生素C生产却是一个规模庞大、废弃物排放量偏高的产业。

  为此,中国科学院沈阳应用生态研究所(以下简称沈阳生态所)联合东北制药集团股份有限公司(以下简称东北制药)进行攻关,从源头上减少了维生素C生产过程中大宗废弃物排放难题。沈阳生态所研究员徐慧在接受《中国科学报》记者采访时说:“我们通过对维生素C新技术的开发,为其生产带来一场彻底的‘瘦身’革命。”

  发酵废液排放的困扰 

  当前,维生素C已广泛应用于食品、医药保健品、饲料和化妆品等领域。徐慧告诉记者:“我国维生素C年产量约为12万吨,占世界总产量的95%以上。然而,维生素C生产中会形成大量废弃发酵醪液。”

  东北制药总厂(东北制药集团股份有限公司前身)作为我国生产出口维生素C最大的厂家,每年产生的废弃醪液达1.5万吨。东北制药集团股份有限公司207分公司副总经理胡昊告诉记者:“该醪液呈灰褐色、黏稠状,COD(有机物污染参数)值为7万~10万毫克/升,其主要成分是维生素C生物发酵生产工艺中的剩余微生物菌体蛋白和培养基等,这样的排放问题一直困扰着我们。”

  不难发现,我国在维生素C生产过程中,资源利用集约度和环境友好度尚较薄弱,并且存在发酵废液含量高、处理难等难题。

  携手东药联合攻关 

  几十年来,东北制药总厂生产的维生素C一直是我国重要的出口创汇产品,产品销往欧美,为国家创造了巨额外汇,也为辽宁省经济发展作出了贡献。

  自1996年起,市场发生了突然变化,以罗氏为首的西方大公司联手控制市场,大幅降低价格,维生素C由原来的12美元/公斤降至5~6美元/公斤,以后不断降至3.5~4美元/公斤,降幅近70%。“我国维生素C产业发展严重受阻,企业的生存受到威胁。”胡昊说。

  为摆脱困境,重振发展,东北制药亟须迅速提高产品的科技水平,沈阳生态所与东北制药总厂在辽宁省、沈阳市科技管理部门的领导下,共同承担了以提高万吨维生素C二步发酵转化效率为中心的“维生素C新技术开发”重大科技攻关任务。

  据悉,双方组成的联合小组经4年不懈攻关,成功达到了预期的目标,实现了万吨维生素C工程设计规模,总收益率由51%提高至60%,成本下降41%,产量增至11500吨,当年获产值6.93亿元,利润3000万元,创汇5000万美元。

  徐慧回忆道:“沈阳生态所与东北制药总厂合作完成项目,不仅有力地提高了产品在国际市场的竞争力,还通过合作受到了辽宁省、沈阳市领导的高度评价,1999年该项目被评为辽宁省产学研十佳典型。”

  其实,东北制药与沈阳生态所的合作可以追溯到“七五”期间,双方开展了高产菌株选育研究,筛选了30余株可供发酵的伴生菌。“八五”期间,双方承担国家攻关课题“古龙酸深层发酵及多维固体发酵新工艺”,研究了发酵中古龙酸合成酶的作用机制,揭示了其生物合成机制及控制条件。“九五”期间,双方承担辽宁省重大科技攻关项目“提高万吨古龙酸发酵生产率”,研究了混菌代谢的生态调节并建立了发酵新工艺。“十五”期间,双方承担沈阳市科技局重大项目“古龙酸发酵新菌种筛选”,从不同属的芽孢杆菌备选菌株种中选育高效伴生株,后来,“神舟7号”卫星曾搭载东北制药的备选菌株上天,实施太空诱变育种,获得古龙酸高产菌5株。

  2008年,东北制药与沈阳生态所联合启动院地合作研发课题“维生素C高效菌种及发酵技术构建”项目,在优良菌种选育、一步高山梨醇浓度连续发酵、二步高山梨糖浓度高温发酵技术等方面均取得良好进展或突破。

  未来经济效益可观 

  合作至今,双方在维生素C发酵技术领域的研究成果已获多项奖励,如:万吨维生素C工业化技术于2002年获国家科技进步奖二等奖,维生素C一步高浓度连续发酵新工艺于2013年获辽宁省科技进步奖二等奖、维生素C二步发酵卫星搭载菌及其适宜工艺于2006年获辽宁省科技进步奖三等奖,维生素C新技术产业化于2007年获辽宁省科技成果转化奖二等奖等。

  徐慧介绍道,上述成果现大多已应用于生产,提高了发酵效率、降低了生产成本,减少了COD排放,提高了企业的核心竞争力,带来了可观的经济和社会效益。沈阳生态所也在合作过程中得到了发展,如,改善了实验条件、壮大了研究队伍、增强了学科建设。

  现在,为响应中央关于《加速推进“中国制造2025”》战略,双方从2010年起开展了在大宗废弃物资源化再利用技术方面的合作开发,目前已经在“废菌渣制备菌体蛋白项目”和“废母液回收古龙酸钠项目”上取得了突破性进展。

  徐慧称,这两个项目的工程建设将在近期开始实施,并于2018年底完工。“项目实施将从源头上减少大宗废弃物排放,意味着维生素C生产开始步入集约化、绿色化、智能化的升级通道。”

  胡昊认为:“双方在多年合作中,密切配合、协同作战、相互促进、共同提高、互惠共赢,不仅提升了企业科技含量,也提升了中科院的研发水平和智力资源的产学研转化经验。”

  (原载于《中国科学报》 2017-09-04 第6版 院所)
 
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