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我國酶制劑產(chǎn)量和消費量快速增長 已進入全球酶制劑生產(chǎn)大國行列

來源:科技日報

日,在科技部生物中心組織開展的“綠色生物制造”重點專項2020年度申報項目答辯評審中,6大任務(wù)之一的“工業(yè)酶創(chuàng)制與應(yīng)用”,受到業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注。

“工業(yè)酶制劑是工業(yè)生物技術(shù)中比較成熟且有潛力的核心產(chǎn)業(yè),具有數(shù)十倍甚至上百倍的下游市場放大效應(yīng),因此被譽為生物制造產(chǎn)業(yè)的‘芯片’。”中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所孫周通研究員5月17日接受科技日報記者采訪時表示,目前,我國已經(jīng)進入全球酶制劑生產(chǎn)大國行列,產(chǎn)量提升了,但在能方面仍與世界水存在一定差距。未來我國從酶制劑生產(chǎn)大國向強國邁進,還需要擁有更多自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果。

酶制劑應(yīng)用范圍越來越廣

據(jù)孫周通介紹,工業(yè)酶制劑是酶經(jīng)過加工復(fù)配后的具有催化功能的生物制品,主要用于催化不同應(yīng)用場景下的各種化學反應(yīng)。目前全球已報道發(fā)現(xiàn)的酶類有3000多種,實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)的酶制劑有60多種。

工業(yè)酶制劑具有催化效率高、專一好、反應(yīng)條件溫和、能耗低、化學污染較少等特點,因此其應(yīng)用“朋友圈”不斷擴大,被廣泛應(yīng)用于洗滌、紡織、飼料、食品、果汁加工、乳制品、皮革、造紙、醫(yī)藥、化工等行業(yè),并且應(yīng)用技術(shù)水也不斷提高。

“在我國,酶制劑應(yīng)用最廣的行業(yè)就是食品工業(yè)。食用酶制劑的應(yīng)用可以達到80%,排在世界首位。”孫周通介紹,目前中國已批準使用于食品工業(yè)的酶制劑達50多種。比如淀粉的深加工,將α-淀粉酶、糖化酶和葡萄糖異構(gòu)酶順序作用于淀粉,就可以生產(chǎn)出蔗糖的替代品——高果糖漿。

此外酶制劑還廣泛應(yīng)用于釀酒工業(yè)。“酶制劑用于釀酒,可以提高出酒率、生產(chǎn)效率,酒的風味和質(zhì)量也明顯提高。”孫周通表示,比如葡萄酒中芳香化合物萜烯與糖結(jié)合,會影響葡萄酒香氣,而萜烯從糖中游離出來就能揮發(fā)出香氣。用β-葡萄糖苷酶作用于各種萜烯葡萄糖苷,能使萜烯游離,強化葡萄酒的香氣。

在紡織行業(yè)中的一些工藝也會應(yīng)用到酶制劑,比如棉和合成纖維等織物的經(jīng)紗在織造前大都先經(jīng)過漿紗處理,漿料在染制過程中會影響織物的濕潤,并阻礙化學品對纖維的接觸,因此織物要經(jīng)過退漿過程。傳統(tǒng)退漿工藝都是用酸堿,而采用淀粉酶進行退漿,可以改漂白,使織物更加柔軟。

隨著環(huán)境和經(jīng)濟社會發(fā)展的需求,動物飼料領(lǐng)域刺激著全球酶制劑市場需求增長。“在我國,對飼用酶制劑的需求也明顯增多。特別是2020年我國飼料全面禁止添加抗生素后,很多抗生素都將由酶替代。”孫周通介紹,用木聚糖酶、植酸酶、葡萄糖氧化酶等處理過的飼料,不僅能提高飼料營養(yǎng)價值,還能起到抗病、防病的效果。

我國酶制劑產(chǎn)量和消費量快速增長

根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2018—2022年中國酶制劑行業(yè)發(fā)展前景及投資風險規(guī)避建議報告》,我國酶制劑行業(yè)經(jīng)過長期不斷發(fā)展,現(xiàn)階段已經(jīng)能夠規(guī)?;a(chǎn)的酶制劑種類有30多種。2017年,我國酶制劑產(chǎn)量達到135萬標準噸,2013年—2017年我國酶制劑年復(fù)合增長率為10%,我國酶制劑市場消費量在全球總量中的占比為9%以上。

“從統(tǒng)計數(shù)字上看,我國酶制劑在產(chǎn)量和消費量上增長都很快,但是由于我國整體市場體量非常大,因此還有非常大的提升空間。”孫周通認為。

令人感到欣喜的是,我國酶制劑市場份額在全球的比重已由“十二五”初期的不足10%提升到現(xiàn)在的30%,產(chǎn)品市場競爭力大幅提升,涌現(xiàn)出一批具有競爭力的本土酶制劑生產(chǎn)企業(yè),比如武漢新華揚、廣州溢多利、山東隆大、青島蔚藍等。

在飼用酶制劑領(lǐng)域,國內(nèi)酶制劑的研發(fā)水和發(fā)酵工藝不斷提高,生產(chǎn)成本持續(xù)降低,飼用酶制劑不但完成進口替代,占領(lǐng)了大部分國內(nèi)市場份額,而且成為少數(shù)幾個出口創(chuàng)匯的飼料添加劑品種之一。

據(jù)了解,像溢多利這樣的龍頭企業(yè),目前在海外市場已取得20個國家官方產(chǎn)品注冊,銷售網(wǎng)絡(luò)遍布泰國、越南、馬來西亞等60多個國家和地區(qū),在全球各地共取得了18項產(chǎn)品認證。

“盡管在飼用酶制劑方面我國取得了一定突破,但我國大多數(shù)酶制劑都存在產(chǎn)量雖多產(chǎn)品卻不強的問題。”孫周通解釋,“雖然我國通過幾十年的發(fā)展,解決了很多酶制劑從無到有的問題,但產(chǎn)品的能卻仍有待提高。比如耐高溫淀粉酶國產(chǎn)每毫升效價1萬個單位,國際水是3萬個單位;堿蛋白酶,國產(chǎn)每毫升效價20萬個單位,國際水是40萬個單位,能差距還是相當明顯。”

產(chǎn)品能差的直接后果就是,國產(chǎn)酶制劑企業(yè)成本高利潤低。數(shù)據(jù)顯示,我國酶制劑制造成本占銷售額的70%—80%,而國外僅占30%—35%,企業(yè)利潤率低于外企的2—4倍,使國產(chǎn)酶制劑整體競爭優(yōu)勢變小。

提高行業(yè)競爭力要靠技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新

“要想提高我國酶制劑的市場競爭力,技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新要跟上,要擁有更多自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)。”孫周通認為,如果菌種和表達系統(tǒng)一味依賴進口走捷徑,隨著國外對能優(yōu)良的酶編碼基因、高效表達體系及綠色應(yīng)用工藝陸續(xù)申請專利保護,我國面臨的知識產(chǎn)權(quán)風險堪憂。

目前我國在酶制劑方面的創(chuàng)新研究主要圍繞著提高酶制劑催化能和高效表達系統(tǒng)這兩個問題展開。

孫周通介紹,提高效價就是提高酶的催化能,通過在大自然中篩選和基于對大數(shù)據(jù)的挖掘,尋找更加高效的酶,或者通過對酶進行改造,以提高它們的能。“獲得催化能高的酶后,還需要通過工業(yè)化生產(chǎn)出來,因此高效表達系統(tǒng)的構(gòu)建也至關(guān)重要。”孫周通說,通用強的規(guī)模表達體系被國際大型公司視為核心競爭力,這也是我們工業(yè)界需要解決的重要問題。

幾年,隨著我國在創(chuàng)新研究方面的投入,工業(yè)酶制劑領(lǐng)域也取得了不少創(chuàng)新成果。比如中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所姚斌研究員團隊建立了完整的飼用酶基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)臺,解決了飼用酶能、成本、知識產(chǎn)權(quán)和可持續(xù)研發(fā)等瓶頸問題,使我國飼用酶迅速發(fā)展成為一個具有國際競爭力的研究領(lǐng)域和社會經(jīng)濟效益顯著的新型產(chǎn)業(yè)。

“在某些領(lǐng)域的酶制劑取得突破,讓我們看到了希望,但我國酶制劑行業(yè)起步較晚,研發(fā)技術(shù)水、經(jīng)驗積累、研發(fā)資金投入以及生產(chǎn)設(shè)備等方面均有不足,制約了我國酶制劑行業(yè)的進一步發(fā)展。”孫周通表示,下一步,我國要針對國內(nèi)所需的重要酶種,比如液態(tài)酶制劑、蛋白酶等繼續(xù)加強新技術(shù)研發(fā)力度,解決工業(yè)酶能改造、低成本生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)問題。同時,我國酶制劑本土企業(yè)也需加大研發(fā)投入,努力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù),調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品質(zhì)量。

孫周通最后強調(diào),提升行業(yè)整體技術(shù)水、提高國際競爭力是我國酶制劑行業(yè)未來發(fā)展的重點。

標簽: 酶制劑 產(chǎn)量 消費量 催化 能耗低

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