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“生物技术加工天然药物”是国家科技部重点发展领域。生物催化工艺与工业生物转化技术是生物学、化学、工程学等多学科交叉的边缘科学技术。应用微生物酶，或含酶微生物，或植物细胞株作为催化剂，模拟动物药物成分代谢的化学转化过程和植物药物成分合成的化学转化过程，催化动植物各种成分的水解、氧化、还原、裂合、基团转移等动力学控制反应，达到动植物药物有效成分的仿生提取和仿生合成。 l
技术创新点之一：应用生物催化（手性）拆分技术替代溶剂抽提技术： 植物化学工艺溶剂萃取完整植物细胞内有效成分需要经过浸润与渗透、解吸与溶解、扩散与置换等多个阶段，使溶剂进入药材组织，溶解、胶溶或混悬细胞内有效物质，并使有效物质扩散至溶剂主体，完成提取过程。但植物组织阻碍溶剂的穿透（如药材的粉碎粒度、药物成分及溶剂的性质），细胞壁屏障有效成分的浸出（如提取的温度、浓度差、提取时间以及浸提压力），杂质与有效成分的胶溶、混悬、反应沉淀（如药物成分与黏液质、蛋白、淀粉、鞣质、树脂的胶溶；有机酸与生物碱的中和等）等严重影响有效成分的提取。 以“药物构效关系”的研究为基础，研究“药物代谢动力学”的生物转化过程，应用在“代谢工程”上与人体肝细胞、大肠杆菌和P450细胞色素相类似的真菌微生物和原核微生物，模拟动物药物代谢动力学对植物组织进行（手性）拆分：组织分散、细胞破碎、杂质降解、分子修饰等工艺过程，实现植物有效成分的分离提取。 仿生提取技术不仅可以针对不同的物料建立具体的催化体系和反应体系，具有广泛的药物适应性；而且可以针对不同的目标产品建立具体的降解反应途径，提高生物质的综合利用度。 l
技术创新点之二：应用生物转化（手性）合成技术简化化学合成技术： 植物化学工艺通过化学合成的研究来完成原料药的开发是最常用的手段，但全化学合成在仿生性、立体结构选择性方面有一定难度，并且合成路线大多是化学家依据理论与经验主观设计的；相反，生物体经过亿万年的演化，长时间的优胜劣汰，使体内物质的生成线路处于最佳状态。微生物细胞、植物细胞及生物酶作为天然手性催化剂的生物转化技术以其反应周期短、专一性强、条件容易控制、易于工业化生产而成为生物转化技术中发展最为迅速的分支之一，广泛用于天然药物的生物合成、药物前体化合物的转化、生物催化的有机化合物不对称合成、光学活性化合物的拆分、活性成分筛选以及新药开发、药物代谢研究等诸多领域。 以“天然药物生源学”的研究为基础，应用计算机“逆合成分析”技术研究药物成分的“构效关系”和“生源关系”，通过生物催化的氧化还原反应、缩合反应、水解反应、聚合反应、环氧化反应、羟基化反应、乙酰化反应、甲基化反应、糖基化反应和官能团转移反应，进行： 1.
化学改性：通过对药物分子官能基团的修饰改变药物化学性质，有利于生产工艺和提高药物疗效： 如：
青蒿素
还原青蒿素
蒿甲醚
（脂溶性）
──→
（水溶性）
──→
（高度水溶性）
还原反应
甲基化反应 2.
前体转化：通过药物“生源关系”分析，从总提取物中寻找药物前体化合物进行生物转化，大幅提高药物提取率： 如：
生物转化
↓ 红景天苷
+ 诺醇 ──→
红景天苷 （总提取物）
（目标产物） 3.
生物合成：通过药物“构效关系”分析，由植物提取物的单体立体选择性合成多种天然药物衍生物： 如：
生物催化
↓ 喜树碱
──→
（+）а-10-羟基喜树碱 （单体成分）
（衍生物） 仿生合成技术不仅能够催化提取物中具有生源关系的前体物向目标产物的转化，提高目标产物的得率；而且能够立体选择性催化原料药到目标药物的半合成，制备多种天然药物衍生物。 [工程设备] 生物反应工程的基本内容是研究生物反应过程动力学和生物反应器研制的工程学。工业生物转化技术是一种跨学科的综合性技术，主要包括生物技术、化学技术和化工技术： 1、催化剂工程：应用发酵工程、细胞工程技术制备催化细胞与工具酶，同时在应用蛋白修饰、生物聚合生物化学技术和高分子化学技术进行化学改性和固定化操作。催化剂工程是规模化生产稳定的保证。 2、底物工程：应用中药工程技术和生物加工技术把中草药制备成微生物培养基，或加工成充分暴露与生物酶活性中心具有“锁匙关系”功能基团的化学起始物。底物工程是工业生物转化的前提。 3、介质工程：建立生物适宜的缓冲系统、配制适当的反应体系，设计合理的生物反应器，充分应用溶剂极性的调节技术控制生物催化的方向和转化反应的立体选择性。介质工程是获得目标产物高质量收率的保障。。 生物反应器的设计涉及生物化学、高分子化学、化学工程学、自动化仪表和计算机科学等众多工程学科，主要设备为： l
全自动反应器：应用信息自动化技术与生物反应器技术偶合设计的反应提取设备，主要应用于生物合成。 l
自动模拟移动床：应用循环控制系统与制备色谱柱集成制造的工业色谱系统，主要应用于手性拆分。
[经营模式] 目前，我们已经开发成熟天然药物工业生物转化工程技术，具有通用标准型生产设备与工艺流程，工程可达到“生产程控化、管道输送化、检测自动化、包装机械化”的高级工程水平。 工艺+设备+工程+仪表
[项目合作] 应用天然药物仿生生物催化工艺技术加工的产品，我们已经完成了茄尼醇、三七总甙、银杏黄酮、加兰他敏、红景天苷、薯蓣皂素、结晶果糖、茶多酚、速溶咖啡、灯盏化素、天麻素、葛根素、柴胡总甙等产品。目前，茄尼醇和三七总甙两个项目已经实现年产10吨的大规模生产；部分产品通过中试。 公司名称：昆明天化生物技术有限公司（昆明高新技术开发区天然药物工业生物转化工程技术研究中心） 地址：昆明市高新技术开发区海源中路49号 电话：13648811951 联系人：李卫军 电子邮件：lej-0123@htolmail.com |
