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塑料 | 橡膠 | 纖維 | 復(fù)合材料 | 涂料、油墨及膠粘劑 | 天然高分子 | 新產(chǎn)業(yè) | 標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)項(xiàng)目 | 返回首頁 |
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在2004年11月8日—9日的東西方食品高層論壇會上，臺灣大學(xué)食品科技研究所孫璐西教授指出，臺灣味丹公司已開發(fā)了γ－聚麩氨酸（γ－polyglutamicacidγ－PGA），即γ－聚谷氨酸。
它是由微生物或酵素將麩酸聚合而成，是一種生物可降解物質(zhì)。γ－聚谷氨酸具有極佳的高吸水性和保濕性，可增強(qiáng)人體對維生素及礦物質(zhì)的吸收，可用于醫(yī)藥、功能保健食品和飲料。
γ－聚谷氨酸還有抗菌抗氧化活性。研究指出，由于γ－聚谷氨酸既有羧基又有氨基，所以具有左右旋光性。在不同的pH條件下，γ－聚谷氨酸形成不同的結(jié)構(gòu)和性能。在pH為2—3時(shí)，γ－聚谷氨酸呈螺旋結(jié)構(gòu)。在人體中γ－聚谷氨酸能降解為谷氨酸被吸收，但十分緩慢，有些像膳食纖維的性能。
腺苷
腺苷具有快速顯著的冠狀動脈擴(kuò)張作用和介導(dǎo)缺血預(yù)適應(yīng)等心臟保護(hù)作用。是美國FDA批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)復(fù)發(fā)室性心動過速（PSVT）的藥物，已成為急診處理快速心律失常的常規(guī)用藥。目前美國每年腺苷銷售額約3000萬美元。
此外腺苷還是阿糖腺苷、ATP（三磷酸腺苷）、環(huán)腺酸苷的原料。僅ATP年需150噸，市場價(jià)每噸100萬美元。目前國內(nèi)腺苷市場價(jià)每噸60—70萬元。國內(nèi)用葡萄糖原料生產(chǎn)的腺苷成本在35—40萬元人民幣。腺苷生產(chǎn)方法主要有：
1．以枯草芽孢桿菌為出發(fā)菌株，發(fā)酵培養(yǎng)基為葡萄糖、玉米漿、酵母粉等。此方法為日本Haneda等發(fā)明。國內(nèi)有幾家單位在試驗(yàn)，尚不成熟。
2．高核酸酵母制取核糖核酸（RNA），酶解得到磷酸腺苷，脫磷酸根制取腺苷。這是我國過去采用的生產(chǎn)方法。
3．以肌苷為原料通過?；⒙然桶苯夂铣上佘?，總收率為50％—60％。由于我國肌苷有較成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，成本可下降到5萬元以下，目前肌苷大量出口。此方法是有經(jīng)濟(jì)競爭力的方法之一，目前已進(jìn)入試生產(chǎn)階段，是國內(nèi)腺苷主要的生產(chǎn)方法。
國際上以糖質(zhì)原料生產(chǎn)腺苷的成本最低，日本旭化成的成本可能為10萬日元。
秸稈
美國把纖維廢料制取乙醇作為可再生能源戰(zhàn)略的重要項(xiàng)目。美國能源部、國家再生能源實(shí)驗(yàn)室、國際GENENCOR、NOVOZYMES總投資超過3000萬元，進(jìn)行包括降低成本的纖維素水解酶的開發(fā)。玉米秸是纖維原料的首選。
美國能源部和諾維信合作，資助1480萬美元，研究把玉米秸酶解成糖，再發(fā)酵制取酒精。經(jīng)三年努力，其關(guān)鍵技術(shù)纖維素酶有了突破，從玉米秸酶解生產(chǎn)1加侖燃料酒精的纖維素酶成本從5美元降至50美分。他們計(jì)劃再經(jīng)過兩年努力，使每生產(chǎn)1加侖燃料酒精的纖維素酶成本降至10美分。這時(shí)纖維素酶就不再是發(fā)展玉米秸水解燃料酒精的制約因素了。
此外，美國國際生物能公司發(fā)明了把秸稈中5碳糖發(fā)酵成乙醇的重組大腸桿菌，同時(shí)重組大腸桿菌還產(chǎn)生水解秸稈纖維素的纖維素酶，因此為成功利用玉米秸和城市固體廢物生產(chǎn)廉價(jià)酒精開拓了新途徑。
我國是農(nóng)業(yè)大國，大量糧油作物的秸稈成了無人收購、無處存放的垃圾。很多地方農(nóng)民將秸稈堆在地頭、路邊，一燒了之。國家正在為“三農(nóng)”問題立項(xiàng)，征集秸稈處理的最佳途徑，發(fā)酵工業(yè)也應(yīng)為此做點(diǎn)工作。
首先可考慮用植物纖維廢料生產(chǎn)酒精，要研制能降解植物纖維的α－纖維素降解酶，從纖維素獲得葡萄糖，同時(shí)研究預(yù)處理植物纖維的方案，為用酶法代替酸法水解植物纖維廢料生產(chǎn)酒精創(chuàng)造條件。
日本已經(jīng)完成了從720公斤蔗渣中制取200升酒精的中試。我國甘蔗制糖每年有600多萬噸蔗渣，如用來造紙也要分篩出蔗髓200多萬噸，這是已經(jīng)集中的資源。全國農(nóng)作物秸稈達(dá)7億噸，是需要大力開發(fā)的資源。
其次也應(yīng)研究利用半纖維素發(fā)酵制酒精。因半纖維素容易水解成五碳糖和少量六碳糖，國外報(bào)道，利用特殊的酵母菌可使木糖發(fā)酵成酒精，也可以使木糖轉(zhuǎn)換成木酮糖再用普通酵母發(fā)酵成酒精。
國內(nèi)報(bào)道，稻草半纖維素水解液，用假絲酵母發(fā)酵，每克水解液中的還原物可獲得0．37—0．45克的酒精，即對糖得率37％—45％；玉米秸稀硫酸水解液，用奧默畢赤氏酵母發(fā)酵，溫度36℃，時(shí)間60小時(shí)，通風(fēng)量0．08g／l，起始還原糖74g／l，乙醇產(chǎn)率為0．327g／g。
植物廢料半纖維素水解得率一般為20％—25％，玉米芯達(dá)35％，即每噸植物纖維廢料半纖維素水解后，可獲得原料數(shù)量10％—15％的酒精，殘余的纖維可經(jīng)熱壓制成纖維板。
生物降解材料
用淀粉質(zhì)原料經(jīng)發(fā)酵生成的高分子量的微生物多糖短梗霉多糖，具有很好的成膜性，能作為食品、藥品的可食用包裝，能代謝；微生物發(fā)酵制取的聚羥基烷酸PHA和聚乙烯、聚丙烯性質(zhì)相近，能拉絲、壓模、注塑，是一種可替代塑料包裝材料的生物降解材料。以上兩種用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)的可替代塑料薄膜的材料，均已取得科研成果，但均因成本過高，至今未有商品生產(chǎn)。
據(jù)國外報(bào)道，真正的生物降解材料2002年全世界產(chǎn)量僅4萬噸。中國生物分解材料工作組（BMG）宣布，我國2003年生產(chǎn)的生物可降解材料僅1萬噸。國內(nèi)淀粉基降解塑料有幾十家，年產(chǎn)10萬噸左右。大量的是用聚乙烯和淀粉復(fù)合（淀粉原料50％左右）淀粉基可崩解材料，并非全降解材料。因此采用可再生的淀粉質(zhì)原料，通過變性或發(fā)酵制取新的合成物，是國內(nèi)外生物可降解材料的研發(fā)重點(diǎn)。其中值得注意的是聚乳酸PLA，因其和化學(xué)合成物比，具有獨(dú)特優(yōu)異的性能。
生物可降解塑料各國已有很多專利。美國嘉吉和陶化學(xué)公司的合資企業(yè)CDP，2001年完成聚乳酸PLA6000噸中試，2002年開始建設(shè)年產(chǎn)14萬噸產(chǎn)品的項(xiàng)目，現(xiàn)已形成生產(chǎn)能力。目前每噸生產(chǎn)成本降到1500美元。CDP已將其用于礦泉水瓶。
美國Collegefarm糖果公司開始采用CDP的PLA作環(huán)境友好包裝材料，在高速扭結(jié)包裝設(shè)備中有一套采用該材料，能力為1300塊／分鐘。用PLA包裝的糖果透明性、扭結(jié)性、印刷性均良好，且阻隔性好，能保持糖果的香氣。本島津、三井、油墨公司都擁有500—1000t／a裝置，并均計(jì)劃擴(kuò)建。
德國EmsInventa－Fischer公司在德國東部建一家年產(chǎn)3000噸的PLA示范工廠，成本為2．2歐元／kg，用于食品包裝袋和包裝盒，計(jì)劃擴(kuò)建至2．5萬噸，建設(shè)期18個(gè)月。下一步計(jì)劃建年產(chǎn)10萬噸PLA的裝置，預(yù)期成本降至1．25歐元／kg。德國Treofan開發(fā)了一種聚乳酸鍍金屬膜，具有高阻隔性，適用于包裝各種含有香氣的奶油、干酪及高油食品。其氧透過率僅為未涂金屬的1／12，高于鍍金屬玻璃紙。
應(yīng)該指出，在我國目前用乳酸生產(chǎn)聚乳酸PLA，因其原料成本高，每噸DL－乳酸約1000美元，每噸L－乳酸的價(jià)格在2000美元。因此國內(nèi)試制能用于可降解纖維、可降解塑料的聚乳酸PLA，價(jià)格將是高昂的。因此用價(jià)格低廉的淀粉（每噸1800元）為初始原料，開發(fā)可降解包裝材料，備受國內(nèi)外關(guān)注。
幾年前，國內(nèi)用淀粉經(jīng)改性制取的可降解材料能用于農(nóng)業(yè)育種杯，工業(yè)上用于餐盒及小型包裝盒，國內(nèi)也有小批量生產(chǎn)。最近上海綠潔包裝公司生產(chǎn)的玉米淀粉餐具，在－30—120℃不變形、不起皺、不滲漏，且價(jià)格適中。經(jīng)上海技術(shù)監(jiān)督部門鑒定，其可降解性、外觀、衛(wèi)生健康保障等方面均符合國家有關(guān)規(guī)定。目前發(fā)泡聚苯乙烯餐盒年消費(fèi)100億只以上，淀粉原料開發(fā)食品餐盒和包裝材料，具有廣闊的發(fā)展前景。