提供发酵法生产2,3-丁二醇

  本项目是由中国科学院上海高等研究院和黑龙江辰能生物工程有限公司联合实施的产业化项目。 

一、项目内容 

　 2,3-丁二醇是一种大宗化学品，DL构型2,3-BD具有很低的熔点（－60℃），可以作为良好的防冻剂；2,3-BD具有较高的燃烧热（2718 J/g）并且具有较高的辛烷值，使其成为一种环境友好的燃料添加剂；2,3-BD脱水产物1,3-丁二烯是合成橡胶的重要原料；脱水产物甲乙酮是一种常用的溶剂和燃料添加剂；另外2,3-BD还应用于药物合成和食品等领域。目前市场上的2,3-丁二醇主要是以石油原料通过化学合成路线进行生产。从世界范围看，国际原油资源的减少和价格的升高是不可避免的大趋势，而人类对于化学品的需求在持续增长。包括2,3-BD在内的多种大宗化学品可以通过生物法进行合成，成为化学品合成的一个重要发展方向。微生物发酵生产2,3-BD的相关研究已经很多，但是目前发酵法生产2,3-BD并没有实现商业化，主要的原因是目前的技术在经济上不具有优势。一般微生物合成的2,3-丁二醇是两种或三种异构体的混合物，这种混合物与化学路径生产的三种立体异构体的混合物在经济价值上接近。本项目利用基因工程改造的克雷伯氏肺炎杆菌发酵生产高纯度的单一手性结构2,3-丁二醇，不同于目前市场上的混合物的产品，在技术和经济上具有独特的优势。 

二、项目进展情况 

　 中国科学院上海高等研究院和黑龙江辰能生物工程有限公司在发酵法生产2,3-丁二醇的项目中已经取得阶段性研究开发成果，在科学研究方面对2,3-丁二醇的生产菌株克雷伯氏肺炎杆菌基因改造进行了多方面研究，初步建立起了适用于克雷伯氏肺炎杆菌基因重组的方法，在手性异构体的生成机理方面也取得一定的进展，目前已经申请国家发明专利4项，发表论文2篇。在工程技术方面已经在黑龙江辰能生物工程有限公司进行了100吨发酵罐进行了试验，初步打通了分离提取过程，但是目前发酵水平和分离提取收率还有待提高。 

三、双方投入 

　 针对发酵法生产2,3-丁二醇项目，中国科学院上海高等研究院在实验室研究方面投入了大量的人力和物力，人员方面有7位专职研究人员进行相关研究工作，其中包括研究员一名，副研究员一名，助理研究员一名，研究实习员一名，研究生3名。相关研究工作已经开展一年多，项目进行中相关费用消耗100万元左右。 

黑龙江辰能生物工程有限公司在发酵法生产2,3-丁二醇项目中，也投入了大量的人力和物力，资金方面投入已经有近200万元，在原有生产线中新改建了一条示范性生产线，从50L到5吨发酵罐进行了多批次试验，在100吨发酵罐进行了一批发酵，并生产出数吨产品。 

四、双方合作方式 

　 中国科学院上海高等研究院与黑龙江辰能生物工程有限公司的合作目前有两种方式。 

一种合作方式是双方共同研发，该合作方式基于双方签署的“生物炼制中试基地共建协议书”，针对双方都感兴趣的一些科学性和前瞻性较强，但是目前市场具有一定风险性的项目采用这种方式合作。这种合作方式下双发共同投入人力和财力用于项目研发，中国科学院上海高等研究院主要负责实验室技术的研发，黑龙江辰能生物工程有限公司主要负责工程放大项目的研发，最终形成一项集成的经过工业化验证的技术，目前生物法生产2,3-丁二醇项目既是这种合作模式。 

　 另外一种合作方式是委托开发，针对具有明确的市场价值的技术，黑龙江辰能生物工程有限公司委托中国科学院上海高等研究院进行技术研发，黑龙江辰能生物工程有限公司提供项目研发所需的经费以及部分人力，中国科学院上海高等研究院提供相应的研发人员和实验仪器装备，中国科学院上海高等研究院研发出实验室规模小试技术，工业化发达在黑龙江辰能生物工程有限公司进行，其中中科院方面提供技术支持。目前针对发酵法生产N-乙酰氨基葡萄糖的项目正在洽谈中。 

五、双方单位介绍 

　 中国科学院上海高等研究院是中国科学院与上海市人民政府共建的中国科学院上海浦东科技园区为地域范围，以增强自主创新能力为基点，以多学科交叉为依托的高技术领域的应用研究与人才培养机构。上海高等研究院将重点面向国家战略目标的核心科技研发，积极推动科技移动转化与交叉科学研究，培养有创新创业能力的优秀人才，并努力探索体制机制的改革创新。中科院上海浦东科技园选址张江高科技园区西南角，占地83.09公顷，主要建设四大基地和三大平台。科技园将建立新技术创新基地（包括信息与电子技术、能源与环境技术、新材料技术、空间技术与工程技术）、医药与生物技术创新基地、交叉前沿科学研究创新基地，建立致力于高水平人才培养的教育基地（研究型大学）。并构建以医药与生物技术创新基地，交叉前沿科学研究创新基地和新技术创新基地为主体的创新研发平台，开展创新研究和技术集成。以技术战略研究、技术转移管理和风险投资为支撑的产业化推进平台，开展技术孵化、知识产权管理和商业化。以教育基地（研究型大学）为主体的人才培养平台，培养专业及其专业交叉的高端人才。使其成为具有较强的自主创新能力、良好的高技术企业孵化功能、浓厚的创新文化氛围、完善的创新创业机制的科技创新基地以及具有创新人才培养功能的综合型科技创新园。 

　 黑龙江辰能生物工程有限公司成立于2002年，是黑龙江辰能投资集团有限责任公司下属全资子公司，位于哈尔滨市利民经济开发区，注册资金3,000万元人民币，企业占地面积26,950平方米，建筑面积8,934平方米。公司与清华大学合作，先后完成了国家“十五”规划重点课题1,3-丙二醇技术攻关（中试）和工业化试验任务。2009年投资6,742万元，完成了国内首台套发酵法生产1,3-丙二醇国家高技术产业化示范装置的建设，其中100吨单体发酵罐是1,3-丙二醇行业内单体设备的最大规模，填补了国内在该领域的空白。2010年11月通过了黑龙江省发改委委托组织的生产能力验收。