綠色生物制造工藝是清潔生產(chǎn)、零排放工藝，是從化學反應(yīng)的“始端”著手，控制和防止污染產(chǎn)生的有效手段，主要包括輕工業(yè)（皮革、紡織、造紙）綠色生物工藝、食品加工綠色生物工藝、化工制藥綠色生物工藝等。

   “十二五”期間，國家863計劃在綠色生物制造工藝方面，針對傳統(tǒng)醫(yī)藥、輕紡、食品、化工等工業(yè)的工藝需求，圍繞資源與過程替代，重點研究了工業(yè)酶分子改造、生物催化、生物煉制、先進發(fā)酵和生物產(chǎn)物分離純化等先進綠色生物工藝技術(shù)，突破了工業(yè)酶分子改造與規(guī)?；磉_制備、工業(yè)生物催化轉(zhuǎn)化、新型高效的發(fā)酵過程優(yōu)化與放大等關(guān)鍵技術(shù)，取得了系列重大成果。現(xiàn)簡要回顧如下，與廣大讀者分享。

成果一：過程集成與清潔化生產(chǎn)酵母核苷酸

    核苷酸是嬰幼兒奶粉母乳化配方的重要成分，對嬰幼兒發(fā)育具有十分重要的生理功能，其生產(chǎn)方法有化學合成法和酵母核糖核酸酶解法兩種。美國食品化學品法典（FCC）明確規(guī)定嬰幼兒食品中添加的核苷酸必須來自酵母核糖核酸的水解物，而從酵母培養(yǎng)到核苷酸生產(chǎn)存在技術(shù)涉及面寬、起點高、難度極大等問題。針對核苷酸生產(chǎn)工藝存在的問題，我國科研工作人員在高濃度核酸酵母細胞規(guī)模化培養(yǎng)、核苷酸酶解和分離純法工藝等產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破。建立了高濃度核酸酵母細胞的大規(guī)模連續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)效率提高了230%；發(fā)明了水相逐級分離的新方法，用于制備核糖核酸、多糖等多種產(chǎn)品；首創(chuàng)了固定化連續(xù)產(chǎn)核酸酶P1的新技術(shù)，與國際知名酶制劑公司相比，酶活提高近2.3倍；發(fā)明了色譜-膜分離耦合與反應(yīng)-結(jié)晶等過程集成的新技術(shù)，解決了分離過程收率低、污染物排放大以及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，核苷酸平均結(jié)晶收率較其他方法提高5-10％，產(chǎn)品質(zhì)量明顯改善，同時能耗、污染物排放下降30％以上。利用該技術(shù)建成了國際上規(guī)模最大、技術(shù)最先進的酵母-核糖核酸-核苷酸生物制造生產(chǎn)線。目前該產(chǎn)品占有國內(nèi)知名品牌中2/3以上的市場，產(chǎn)品已大量進入歐美等國際知名公司，全球四罐添加核苷酸的高端奶粉中有一罐使用本技術(shù)產(chǎn)品，年新增銷售額達6.7億元，年新增利稅近2.3億元。該成果獲得2015年國家技術(shù)發(fā)明二等獎和中國石油與化工聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明一等獎，顯著推動了我國嬰幼兒奶粉等高端產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國的高端乳業(yè)、高端飼料添加劑及飼養(yǎng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級做出了重要貢獻。

成果二：飼料用酶技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化

    飼料用酶是一類應(yīng)用效果極為顯著的新型綠色飼料添加劑，能顯著提高飼料消化率和轉(zhuǎn)化率、消除抗營養(yǎng)因子、降低飼料成本和養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染，從而提高畜牧業(yè)的綜合經(jīng)濟效益，市場前景極為廣闊。但其性能、成本、知識產(chǎn)權(quán)和可持續(xù)研發(fā)等因素仍然制約著飼料酶的廣泛應(yīng)用。針對飼用酶產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)障礙，我國科研工作人員建立了有效的酶分子改良技術(shù)體系，顯著提高酶的穩(wěn)定性、作用范圍和催化效率，解決了酶的性能問題；通過促表達因子的挖掘利用與合理整合、受體菌株的改良等方法，實現(xiàn)了改良酶的高效表達，解決了飼料用酶表達量低、生產(chǎn)成本高的問題，為飼料用酶的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用提供了技術(shù)保障；完善了飼料用酶制劑高效生產(chǎn)和綜合配套應(yīng)用技術(shù)，實現(xiàn)了飼料行業(yè)急需的木聚糖酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、α-半乳糖苷酶、酸性纖維素等5種酶產(chǎn)品的低成本產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在1200余個飼料廠和10000多家養(yǎng)殖場推廣應(yīng)用，為行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。該成果獲得2014年國家科技進步獎二等獎、大北農(nóng)科技獎特等獎以及2016年中國產(chǎn)學研合作創(chuàng)新成果獎一等獎和中國專利優(yōu)秀獎等。

成果三：麻類生物脫膠的酶制劑開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化

    麻類纖維是傳統(tǒng)紡織工業(yè)原料，也是新興生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料。脫膠是麻類纖維加工過程中的基礎(chǔ)、關(guān)鍵工序，通過除去原料苧麻中25%的果膠、半纖維素等鍵合型非纖維素物質(zhì)，可提高纖維的品質(zhì)和利用價值。我國是麻類種植和麻纖維使用大國，每年約有70萬噸原麻的處理需求，而傳統(tǒng)漚麻、化學脫膠技術(shù)，成本高、應(yīng)用效能低，現(xiàn)有酶法脫膠存在酶活低、穩(wěn)定性差等問題，制約著麻類應(yīng)用的發(fā)展。針對麻類生物脫膠酶以及酶法脫膠工藝中存在的問題，我國科研工作人員重點開展了適用麻類生物脫膠的新型酶制劑的研制，創(chuàng)新綠色生物脫膠工藝，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。建成了年產(chǎn)萬噸以上的苧麻精干麻的脫膠示范生產(chǎn)線，精干麻品質(zhì)顯著提高，生物酶法脫膠比傳統(tǒng)化學脫膠可減少化工原料約70%，節(jié)煤約52%，節(jié)水約60%，COD排放減少約60%。利用該技術(shù)建成兩條千噸級（4000噸和7000噸）苧麻生物酶法脫膠生產(chǎn)精干麻新工藝示范生產(chǎn)線，新增產(chǎn)值10億元左右。建立的綠色苧麻精干麻的脫膠示范生產(chǎn)線，節(jié)能減排，降低環(huán)境污染，為我國經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變做出了重要貢獻。

成果四：酶法生物印染新工藝

    傳統(tǒng)印染工藝具有化學試劑使用量大、能耗高、污水處理任務(wù)重和成本高等缺點。針對傳統(tǒng)印染工藝存在的問題，我國科研工作人員以角質(zhì)酶、堿性果膠酶、過氧化氫酶為主要對象，結(jié)合分子改造技術(shù)提高酶對高溫、酸堿等耐受性，根據(jù)產(chǎn)酶、代謝過程動力學特性，確定酶發(fā)酵過程的分階段控制策略和流加發(fā)酵優(yōu)化方法等系統(tǒng)優(yōu)化體系；針對棉纖維加工過程中酶的應(yīng)用特性、作用效果和動力學過程，對酶加工過程進行優(yōu)化和控制研究；針對不同纖維集合體（散纖維、紗線等）及其相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備，建立生物酶催化印染新工藝。酶法生物印染工藝比傳統(tǒng)工藝能耗減少42.9%，水耗減少32%，化學試劑用量減少達35%以上，成本降低40.5%。利用該技術(shù)建成年處理10億米棉布的生物印染全酶法生物處理示范線1條，產(chǎn)生經(jīng)濟效益12億元。該成果獲得2013年度中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)獎三等獎。

成果五：鞣花酸酶法清潔生產(chǎn)工藝

    鞣花酸是一種多酚二內(nèi)酯，是沒食子酸的二聚衍生物，具有抗突變、抗癌變的作用，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、醫(yī)藥領(lǐng)域，發(fā)達國家如美、歐、日等國都有以其為主要原料的保健食品出售，且需求量逐年增加。但國內(nèi)鞣花酸生產(chǎn)主要利用五倍子單寧為原料提取，且提取率低，難以邁出國內(nèi)市場?，F(xiàn)代藥理學研究表明，石榴酒渣及加工廢棄物中所含安石榴甙及鞣花酸具有重要的生理功能，我國科研工作人員致力于利用大宗工業(yè)發(fā)酵廢棄菌渣資源制備高附加值產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)，通過開展以石榴酒渣及加工廢棄物為原料制備鞣花酸、安石榴甙等產(chǎn)品的工藝研究與工業(yè)應(yīng)用工作，研發(fā)了石榴酒渣及加工廢棄物精深加工成套新技術(shù)，發(fā)明了大孔吸附樹脂純化安石榴甙的工藝和甲醇結(jié)晶制備高純度鞣花酸的新方法，建立了以石榴皮為原料酶法制備鞣花酸的工業(yè)生產(chǎn)線。通過這種技術(shù)獲得了高純度的鞣花酸，產(chǎn)品純度大于90%，石榴皮中鞣花酸含量由1%增加至9.3%，產(chǎn)品純度及外觀均達到美國標準，產(chǎn)品累計出口創(chuàng)匯3500萬美元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，為我國果酒糟渣廢棄物高值化利用提供了典型范例。該成果獲得教育部高等學科科學研究技術(shù)發(fā)明二等獎。

成果六：聚唾液酸的發(fā)酵工藝開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)

    聚唾液酸是一種重要、很有潛力的生物多糖，主要應(yīng)用于藥物蛋白修飾、神經(jīng)細胞組織工程和藥物緩釋材料等。聚唾液酸只能通過微生物發(fā)酵獲得，其主要特點為非免疫原性和良好生物相容性。我國科研工作人員圍繞聚唾液酸的高聚合度和高效生產(chǎn)開展了深入系統(tǒng)地研究，并成功開發(fā)了聚唾液酸在多個領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)。建立和優(yōu)化了聚唾液酸分子量穩(wěn)定性發(fā)酵控制工藝，10 m3發(fā)酵罐上中，發(fā)酵48 h，聚唾液酸產(chǎn)量達到5.9 g/L，聚合度最高可達800 DP，聚唾液酸品質(zhì)穩(wěn)定，各項技術(shù)指標已達到目前國際最高水平。利用該技術(shù)建立了年產(chǎn)1000 kg聚唾液酸的規(guī)?；a(chǎn)線，首次在國際上實現(xiàn)聚唾液酸商業(yè)化生產(chǎn)。開發(fā)的聚唾液酸與聚乙二醇（PEG）、透明質(zhì)酸等聚合物復合技術(shù)，可分別應(yīng)用于蛋白藥物改性和注射微整型填充材料。

成果七：L-阿拉伯糖的生產(chǎn)工藝創(chuàng)新技術(shù)

     L-阿拉伯糖，又稱樹膠醛糖、果膠糖，在健康食品、醫(yī)藥中間體等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。然而目前的L-阿拉伯糖生產(chǎn)工藝存在能耗高、收率低、成本高等問題。我國科研工作人員針對L-阿拉伯糖發(fā)酵和色譜提純工藝進行技術(shù)改造，將先發(fā)酵改為后發(fā)酵，每年可節(jié)約蒸汽大約4200噸；將色譜三組份分離改為四組份分離，提高L-阿拉伯糖和木糖的含量和收率，L-阿拉伯糖含量由60%提高至70%，收率由85%提高至約90%，木糖含量由65%提高至70%，收率由83%提高至88%；同時將L-阿拉伯糖進行了重結(jié)晶，純度達到99.5%以上，木糖含量控制在0.09%以下，達到醫(yī)藥原料的產(chǎn)品質(zhì)量標準。優(yōu)化后的工藝技術(shù)，達到了提高產(chǎn)品質(zhì)量并降低生產(chǎn)成本的目的，建立了L-阿拉伯糖的生物法產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，實現(xiàn)了L-阿拉伯糖產(chǎn)品以及醫(yī)藥中間體產(chǎn)品生產(chǎn)，年新增產(chǎn)值1.3億元，該成果獲得濟南市科學技術(shù)獎一等獎。

     綠色生物制造工藝有效拓展了產(chǎn)業(yè)鏈，增加了產(chǎn)業(yè)規(guī)模，實現(xiàn)了節(jié)能減排，推動形成了產(chǎn)業(yè)鏈驅(qū)動的創(chuàng)新發(fā)展新經(jīng)濟態(tài)勢，為我國培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供了重要途徑。