国外酶生物催化剂应用进展 美国公众捐献组织下属的2家生物技术企业Maxygen和Diversa开发出应用酶基因的新技术,使酶工业应用,成为新经济发展中有力的桥头堡。 这2家企业的科学家们对成百上千种酶的DNA密码进行整理排序,建立数据图库,再按应用中的需要进行筛选排队。Maxygen公司有1套筛选酶基因应用的工具,能将有近似功能的不同酶种,各切下一小块混在一起,而不是作DNA序列嫁接或重组,对某方面每一种特殊需求,可以做出上千种的不同组合排列。对这一技术Maxygen公司把它叫做“带尾巴的基因”(geneshuffling)。用这方法实现酶催化剂的“有指导性进化”。从微观来看,这一技术可以提高发酵生产药物的蛋白或其他药用成分含量,也能培育出高营养的农作物品种。宏观来看,可以推动酶生物催化剂在工业中的应用,可大量生产化学品而不污染环境,并能降低生产成本。 这2家企业研究开发的酶生物催化剂技术已在以下10个方面得到应用: ①杜邦公司下属的PioneerHi-Bred和阿斯特拉-捷利康公司用于农作物基因培养。 ②美国国家癌症研究所,用于优选生物药品。 ③荷兰DSM公司,用于改进抗菌素的生产工艺流程。 5Maxygen公司把它3年的酶生物科研成果卖给英国矿产大企业RioTinto,其中包括在发电过程中,应用生物酶系统,进行二氧化碳的新陈代谢,减少CO2的排放。Maxygen公司在出售这项技术时,保留了也能在其他方面应用此技术的权利。 ⑤Diversa公司自1997年与道化学公司合作,在环氧丙烷和3-氯-1,2-环氧丙烷(又叫表氯醇)生产中,用酶催化剂脱去氯素。并且成功地优选出热稳定性高的(比最初使用的,提高5万倍)新品种酶催化剂。但这项改进,仍未达到道化学公司的小试“要求”。 ⑥由于在工程技术方面已能应用酶催化剂实现连续合成,突破了批量发酵。道化学公司和Cargrill公司合资建设连续发酵生产聚乳酸(CDPoly)的装置,投资3亿美元,从玉米生产聚乳酸。 ⑦Diversa的酶基因提高技术也帮助美国一油田利用酶催化加快了油田恢复产油进程。现在Diversa公司已可为最深的油井服务。 ⑧Maxygen、Diversa还为NovoNordisK公司和伊士曼化学公司与Dowisco合资的Genencor公司提高洗涤剂用酶产量与质量,使酶的稳定性能比最初提高18.5万倍。 ⑨Novo公司成功应用这项“带尾巴基因”技术来生产动物饲料和食品加工。 ⑩Novo公司在纺织品预处理方面,有10项程序可采用酶处理。如棉纺织品在染色前,原采用烧碱液进行表面处理,现可改用酶处理。与拜耳公司联合开发了用酶除去残余在印染坯布上的物料,以减少坯布清洗次数和节约用水,并且还开发出不伤纤维的用酶来漂白的方法。 另一家Genencor公司也在应用“带尾巴基因”技术探索新的领域,它利用10年来研究的成果,找到了低过敏性的酶,可以用于生产个人卫生用品,如保护皮肤的霜剂,或是用于发型的固定等方面。该公司还成功地采用生物转型方法(biotransformation)为伊士曼与杜邦公司合作开发聚酯树脂中间体、1,3-丙二醇,并帮助伊士曼公司开发出生物发酵法生产维生素C的技术。 4年前,美国赫格里斯(Hercules)公司研究开发利用果胶、松香和纤维素等原料,用生物催化剂生产多种专用化学品。该公司的科学家还发现一种天然的半乳糖氧化酶,可以用来进行部分氧化反应,很有应用前途。该公司现在已成功地将胶经酶转化成食品级用胶,产品即将上市。Hercules还开发出用酶技术生产纤维素的各种衍生物,用酶技术的造纸流程,以及水处理技术等。该公司的酶催化应用发展,也得利于与设备设计单位“KairosScicutific公司”和发酵专业企业“Bio-TechnicalResourccs公司的合作配合。 今年开张的一家新生物技术公司是EnergyBio-Sytems(简称ENBC),使用“带尾巴基因技术来进行柴油的脱硫,技术是成功的,但仍需寻找效率更高的酶品种。ENBC表示愿意接受合作伙伴,并开发在医药或农药等方面的应用研究。(马竟编译)
