酶工程在宁夏轻工业的应用前景

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 酶工程在宁夏轻工业的应用前景 【摘 要】轻工业在宁夏工业中 占比较低， “十三五 ”规划对宁夏轻工业 未来的发展提出了更高的要求。目前宁 夏积极承接东部产业转移，纺织业发展 迅猛，生物发酵及制药产业形成集群， 造纸业也颇具规模，但同时也面临着市 场竞争激烈，生产成本上涨，技术创新 缺乏，环保压力增加等问题。酶工程作 为工业中重要的技术手段，经过几十年 的蓬勃发展已经成为生物技术领域的前 沿产业，有着广泛的应用。本文旨在根 据酶工程在国内外的研究和应用现状对 其在宁夏轻工业未来发展中的作用做前 景分析。 中国论文网 /8/view-12933006.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 【关键词】酶工程；轻工业；造 纸；纺织；发酵；宁夏 1 酶及酶工程简介 酶是指具有生物催化功能的高分 子物质，大多数由蛋白质组成（少数为 RNA） ，能在机体中温和的条件下，高 效率地催化各种生物化学反应，促进生 物体的新陈代谢。酶工程就是将酶或者 细胞、细胞器等在一定的生物反应装置 中，利用酶所具有的生物催化功能，借 助工程手段生产人类需要的产品或服务 于其它目的的一门应用技术。酶工程的 应用，主要集中于食品工业，轻工业以 及医药工业中。 与无机催化剂相比较，酶有很高 的催化效率，在温和条件下（室温、常 压、中性）极为有效，其催化效率为一 般非生物催化剂的 109 至 1012 倍。酶 催化剂选择性（又称作用专一性）极高， 即一种酶通常只能催化一种或一类反应， 而且只能催化一种或一类反应物（又称 底物）的转化，包括立体化学构造上的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 选择性。由于大多数酶是蛋白质，因而 会被高温、强酸、强碱等破坏，在使用 条件上比无机催化剂要严苛。 2 宁夏轻工业发展概况 宁夏的工业主要以煤炭、冶金、 建材、机电等重工业为主，轻重比约 15：85，近年来，随着国家供给侧结构 性改革要求的提出，宁夏大力发展轻工 业及第三产业。2016 年，全区第三产业 比重为 45.6%，比上年同期上升 1.2 个 百分点，轻工业占规模以上工业增加值 的比重为 19.3%，比上年同期提高 1.4 个百分点，高耗能工业比重从 2015 年 末的 52.6%下降至 51.6%。在宁夏“ 十三 五”规划中，设定了到 2020 年，轻工业 年均增长超过 15%，轻重工业比达到 25：75 的目标。目前，宁夏围绕羊绒纺 织、棉纺织、亚麻纺织和化纤四大产业， 大力发展现代纺织产业示范园、银川高 新技术开发区（灵武羊绒产业园） 、吴 忠利通毛纺织园区、石嘴山高新技术产 业开发区等纺织园区，同时在造纸、生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 物发酵产业方面也加大特色专业园区建 设，计划到 2020 年，现代纺织总产值 突破 600 亿元，增加值 150 亿元，生物 医药产业产值超过 100 亿元，实现增加 值 35 亿元。 3 酶在轻工业的应用 酶在轻工业领域应用范围十分广 泛，如纺织、造纸、发酵、制革、毛皮 洗涤剂、食品加工、医药、天然橡胶等 领域，现就宁夏规模较大的纺织、造纸 和发酵行业详细论述。 3.1 酶在纺织行业的应用 宁夏纺织行业主要以羊绒纺织和 棉纺织为主，其中羊绒纤维去皮、染色、 纱线处理等环节均可应用酶工程技术。 羊绒是具有高价值的动物纤维，俗称软 黄金，加工后的无毛绒价格约 50 万元/ 吨，品质较好原绒是通过抓绒取得的， 其中含粗毛、沙土、皮屑、汗脂等杂质， 虽然通过洗毛分梳等工序后可以去除大 部分杂质，但皮屑不易被清除，后续染 色时会在产品中留有深色皮肤点，严重 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 影响产品外观。利用角质酶和胃蛋白酶 在低温弱酸性环境下可较为有效地去皮 屑杂质而不损伤羊绒纤维，国内已有科 研机构进行相关研究1。通过利用角蛋 白酶和蛋白酶协同作用，还可以提 羊绒纤维表面鳞片去除效果，使得纤 维毡化几率大大降低。 在印染加工方面，目前使用较多 的酶制剂主要是纤维素酶、蛋白酶、淀 粉酶、果胶酶、脂肪酶、过氧化酶、漆 酶、葡萄糖氧化酶八类。在退浆工艺中 利用淀粉酶的选择性反应，可使用作挂 浆的淀粉大分子分解，完全退浆，同时 又不损伤主要成分是纤维素的织物；在 煮练工艺中使用碱性果胶酶、纤维素酶 和脂肪酶等，可去除果胶质、纤维表面 的棉籽壳及蜡质，远优于碱煮效率；在 棉织物经双氧水漂白后，利用过氧化氢 酶进行脱氧，可将练漂后布面所残留的 双氧水去除，减少对后道染色工序的影 响。织物后整理环节，棉织物经过纤维 素酶整理后，可大幅改善手感和外观， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 如在传统的牛仔布石洗过程中，应用纤 维素酶结合浮石打磨处理使牛仔布的色 彩变淡就可以达到良好的效果，在外观、 价格、处理时间及固体残留等方面都有 较大优势。 3.2 酶在造纸行业的应用 宁夏造纸及包装行业近年发展势 头较好，但是造纸工业对于环境的污染 也很显著，主要是污水排放总量及排放 污水中化学耗氧量较高，现已成为我国 污染环境的主要行业之一。造纸工业的 污染主要包括制浆和抄纸两个过程中的 污染，传统化学制浆过程中的黑液是整 个造纸生产过程中污染最为严重的废水， 黑液 COD 一般在 30000mg/L 至 150000mg/L，漂白过程每吨浆耗水约 100m3，废水的 COD 一般在 200mg/L 至 1000mg/L。一般的化学法制浆，不 但要用到各种化学药品，而且成本高、 能耗大。漆酶是一种含铜的多酚氧化酶， 广泛分布于自然界，通过酶法制浆，使 用漆酶（下转第 180 页） （上接第 164 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 页）降解木素，方法简单，对环境也无 污染。使用漆酶在蒸煮前木素原料进行 预处理，把原料降解成低分子质量木素， 在增加了木素的溶出和被抽提的能力的 同时还降低了纸浆的 Kappa 值，提高纸 浆的白度和强度。有研究表明，在 2090，pH 值 210 条件下用漆酶 对原料中的木素进行改性预处理，结果 磨浆能耗明显降低，每吨浆能耗从 1300kW h 降到 850kW h，节省动 力约 30%，且机械浆的物理性能得到改 善，纸浆质量达到化学热磨机械浆的水 平2。 3.3 酶在发酵行业的应用 发酵行业作为宁夏五大支柱产业 之一在工业总量中占比较大，主要生产 味精及四环素、红霉素等。在谷氨酸生 产过程中，传统方法是以酸水解淀粉为 原料进行水解，而同时使用淀粉酶和糖 化酶双酶法糖化相较于酸法制糖得到的 糖液质量更高，粉糖转化率也比酸糖法 高 3%以上，同时还可以使用质量较差 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的淀粉原料节约成本。在抗生素生产方 面，-内酰胺抗生素由于具有良好的抗 菌效力，较低的毒副作用，在临床上广 泛应用，全世界耗用量已过万吨，通过 酶法生产应用于 -内酰胺抗生素合成， 产品所含杂质极少，不H 可减少反应 步骤，而且还可减少废弃物的产生，降 低生产成本。 4 小结 按照宁夏“ 十三五”规划，在可预 见的未来，宁夏轻工业必将获得巨大的 发展，在工业中占比也会进一步提高， 广泛应用于轻工业的酶工程在宁夏也将 迎来高速的发展。然而国内酶工程产业 虽然发展较快，但与发达国家水平仍有 较大差距，技术研究与开发滞后，科研 技术转化能力不强，酶制剂