吸附分离技术在合成生物学中的应用

空白派

被称为“第三次生物科技革命”重要载体的合成生物学是二十一世纪新兴的交叉学科，它的本质是让细胞为人类工作，生产出想要的物质，有了这个技术可以使我们日常生活中接触到的许多产品以生物方法的形式合成。
合成生物学（Synthetic Biology）是一门新兴的交叉学科，主要研究生物系统的设计、构建以及应用。它将工程学和生物学等多个领域的知识和方法结合起来，旨在利用生物分子、生物反应等自然界已有的生物机制和技术，通过人工设计、构建生物系统以及设计可控的基因调控网络，实现对细胞内分子水平的系统生物学调控。
合成生物制造是一种具有潜力的绿色生产方式，随着全球变暖及各国碳中和的提出，合成生物制造无疑成为潜在的最优解之一。合成生物制造可以降低工业过程能耗、物耗，减少废物排放与空气、水及土壤污染，以及大幅度降低生产成本，提升产业竞争力。
在全球和国家倡导”碳中和”的背景下，合成生物学无疑提供了非常好的解决方案，2014 年世界经济合作与发展组织（OECD）发布《合成生物学政策新议题》报告，预测未来将有35%的化学品和其他工业产品可能涉及生物制造。
蓝晓科技所从事的吸附分离技术，作为一种环境友好性强、自动化程度高、操作精度好的高效分离提纯平台型技术正在快速发展。作为全球吸附分离技术的头部企业，我们一直在积极思考，如何将自身在吸附分离领域20余年的研发积淀、技术优势，与国家碳中和路径相融合，为双碳目标的达成，助力下游应用领域工艺优化升级贡献自己的力量。
原料经过微生物发酵转化成目标产物存在于发酵液中，对目标产物的分离纯化成为制约合成生物学产品生产和应用的关键因素。


在分离纯化环节，目前主要采用等电点结晶、离子交换法（固定床）、膜分离等方法，但是都存在目标产物收率低，化学试剂消耗大，废水排放量大，环境污染多的问题。

蓝晓科技开发出了一系列用于发酵液体系分离纯化的分离材料，并根据不同用途产品配套开发了应用工艺和系统装置，可为客户提供整体解决方案。

• 脱盐脱色、去蛋白
  

在脱盐工艺中，一般选用离子交换树脂，阳树脂和阴树脂结合使用，电导降到目标要求。分为强酸、弱酸、强碱、弱碱树脂。一般根据物料性质如酸碱稳定性、树脂挂住来筛选。
在脱色工艺中，一般选用强碱阴离子交换树脂、或者大孔吸附树脂来进行脱色。同时能够去除一部分蛋白。

• 吸附产品、吸附杂质
  

通过树脂官能团对目标物、杂质特异性结合来达到除杂的目的。
一般选用大孔吸附树脂、离子交换树脂进行吸附，溶剂或者酸碱解析。

• 层析分离
  

离子交换树脂或大孔树脂吸附产品，载量一定，通过梯度洗杂的方式去除杂质，中等浓度溶剂、酸碱解析产品，高浓度溶剂、酸碱再生树脂。

• 色谱分离
  

1、连续色谱SSMB脱盐、除杂、脱色、母液回收；
2、中高压制备色谱
典型应用：

丁二酸下游主要用于合成 PBS与BDO： “双碳”背景下可降解塑料正在向生物基可降解塑料转变，为生物基PBS 打开未来增量市场；BDO现有存量市场巨大，但当前生产方式不符合“双碳”理念。
受到下游合成 PBS 与BDO 的拉动，丁二酸尤其是以合成生物学生产方式生产的丁二酸的潜在需求空间巨大 。在丁二酸供给端，生产丁二酸的传统化工法新增产能获批已经受限， 合成生物学方法已经能看到成本优势，将是未来发展趋势。丁二酸未来将通过合成生物学生产方式满足巨量的下游需求。

丁二酸的化工合成法（一）


丁二酸的化工合成法一：电化学法，是一种通过电化学氧化还原反应合成丁二酸的方法。
主要缺点在于其能源消耗过大，受政策限制，且设备成本较高设备操作较为复杂等因素，因而无法在大规模生产和工业生产中扩展应用。
丁二酸的化工合成法（二）


顺酐加氢反应是通过将顺式丁二酐与氢气在催化剂的存在下进行加氢反应而制得丁二酸的过程。
此反应在一定的温度和氢压下进行，工艺中过高的碳排放、纯度与灰分杂质的收率，镍或其他贵金属催化剂的选择是影响该工艺发展的主要制约因素。
丁二酸的合成生物工艺


丁二酸的合成生物法是一种绿色、环保的生产方式。
采用微生物菌株进行酵母、大肠杆菌等微生物菌株的代谢工程，本身就具有可持续性和可再生的性质，不仅大大减少了对环境的污染，而且还为可持续发展提供了更好的解决方案。
在生物合成工艺中，可以对菌株进行基因改良和调控，甚至可以通过人工进化的方式在厌氧环境下设计、调控、优化性能，筛选出最优的菌株来生产最高产率的丁二酸。得到纯度更高，无化学污染的产品。
蓝晓自主研发用于丁二酸纯化的特种离子交换树脂、连续离子交换技术、SSMB连续色谱技术，已经成功应用于丁二酸的工业化生产。科技

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