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阿基米德曾经说：“给我一个支点，我可以撬起地球。”虽然这句话是否成立无法确证，但现代生物催化技术确实创造了类似的神奇——用肉眼都看不到的小细胞甚至分子，支撑起一个数万亿美元规模的生物制造产业，并带来了变高污染、高消耗的传统化工为“绿色制造”的巨大前景。
华东理工大学的魏东芝教授就是这个领域的耕耘者。近3年中，他们自主研发的全细胞生物催化技术，为鲁南制药等4家企业新增产值大约5.88亿元，新增利润大约1.56亿元，实现了经济效益、社会效益双丰收。于是，在2010年、2012年两次荣获上海市科技进步奖一等奖之后，魏东芝科研团队又荣获了2013年上海市技术发明奖一等奖。
生物催化剂的优势
众所周知，在化学工业中，环境问题最为重要，生物催化剂也正凭借其“绿色”的特点，在与传统的无机催化剂的“PK”中胜出，具体地说，它具有这样一些优点：高效，它的催化速率通常是无机催化剂的100万倍以上；工艺条件温和，可溶于水，只要常温、常压，无需强酸、强碱环境。基于这些优点，生物催化路线于是拥有了节能环保的突出优势。
魏东芝团队的研究，从酶催化剂起步，但走得更远。经过30年的研究，他们不仅建立了一个涵盖近千种酶的数据库，并通过功能改造，使其中的一些酶“像万能钥匙一样”，能够催化十几种甚至几十种反应，突破了“一种酶专一地催化一种化合物”这一生物化学的经典说法，而且创造了更大的神奇——把一个个肉眼都看不到的小细胞改造成了一个个酶催化工厂。
“一个小小的细胞里，藏着成千上万种酶，如果能够根据需要调用酶，小细胞不就变成大工厂了吗？而且细胞可以分离，更便于产业化。”魏东芝点出了其中的奥妙。
全细胞催化 精确转化多元醇
让魏东芝团队获得2013年上海市技术发明奖一等奖的，正是他们的全细胞催化定向转化多元醇的技术。
多元醇就是分子中含有2个或2个以上羟基的醇类，像乙二醇、甘油、木糖醇、山梨醇等都属于多元醇。由于只要动动羟基的位置，就可以生产出不同的产品，所以多元醇的用途非常广泛，是生产醇酸树脂、清漆、聚酯树脂、炸药、胶黏剂、增塑剂、表面活性剂等产品的重要中间产物。
“我们的细胞生物催化剂，就像精确制导导弹一样，能准确瞄准要催化的羟基，精确定向到要转化的产物，工艺过程比传统化学催化更高效、节能、环保。”魏东芝说。
在魏东芝的“魔杖”下，原来用于生产维生素C的氧化葡萄糖酸杆菌显著提高了催化效率，成功“变身”为可以定向氧化多元醇的全细胞生物催化剂，并且实现了高密度、纯培养和重复利用，细胞密度达到国内外最高水平。
目前，用他们的全细胞催化法生产出来的产品已有90余种之多，其中，米格列醇、二羟基丙酮、葡萄糖酸、光学纯苯乙二醇等4个产品的技术发明成果已实现产业化，部分产品生产工艺已完成中试。
深不见底的前景
让魏东芝最感到欣慰的是，他们建立的这个涵盖近千种酶的数据库，从各种酶的基因图谱绘制、细胞表达到发酵罐里的生产，全套技术衔接无缝，达到了上下游一体化的程度。
有了这样的基础，成果产业化道路当然就无比顺畅。现在，全细胞生物催化法生产米格列醇的技术已在鲁南制药集团成功应用，由此还获得了我国第一例利用生物催化技术完成的新药报批，以及临床批文2件、生产批文和新药证书各1件。
另据统计，近3年中，包括鲁南制药在内的应用魏教授团队发明成果的4家企业已因此而新增产值大约5.88亿元，新增利润大约1.56亿元，新增税收大约2892万元，出口创汇大约3709万美元，实现了经济效益、社会效益双丰收。
“一种酶经过改造可以启动多种反应，一个细胞里又有成千上万种酶，都开发出来的话，能带来多少收益？可以说深不见底，所以，别看细胞小，它带动了大产业。”魏东芝说。
是的，这不是魏东芝的盲目乐观。从世界范围看，以化学催化为核心的传统化工日益面临资源、能源和环境的危机，能源、材料和大宗化学品已经越来越依靠廉价、可再生的生物原料获得。从这个角度看，生物催化不仅是化学工业涅槃重生和社会可持续发展的重要支撑技术，也为掘金者创造了广阔的前景。
原文来源：《上海科技报》2014-04-30 | 作者：陶婷婷 房树芬
原文链接：http://www.duob.cn/cont/823/177722.html