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正处于快速发展期的精草铵膦绿色生物合成技术及应用前景
来源:农化专利网   发布时间:2023-05-11 08:39
简述
(3)多酶级联生物催化生产L-草铵膦上述2种去消旋合成法相对传统生物合成法均具有一定突破,但在大规模工业生产中仍具有其局限性。利用D-氨基酸氧化酶将D-草铵膦氧化为2-羰基-4-[羟基(甲基)。

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(3)多酶级联生物催化生产L-草铵膦


上述2种去消旋合成法相对传统生物合成法均具有一定突破,但在大规模工业生产中仍具有其局限性。利用D-氨基酸氧化酶将D-草铵膦氧化为2-羰基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸的过程中会产生过氧化氢,易导致酶蛋白失活,尽管理论上可以通过添加过氧化氢酶的方式将其去除,但在实际工业生产中并不能完全消除其不利影响,并且过氧化氢酶的使用会增加过程成本。
ω-转氨酶去消旋合成L-草铵膦的生物合成路线虽然能够避免催化过程中过氧化氢的产生,但其后续的生物不对称合成反应大多为可逆反应,因此存在酶利用效率低、L-草铵膦收率低等问题。


2022年,中国石油和化学工业联合会组织专家召开了“手性纯草铵膦(精草铵膦)除草剂绿色生物制造技术与应用”科技成果鉴定会。该成果由永农生物联合华东理工大学生物催化与生物合成领域专家魏东芝教授团队共同开发,借助魏东芝教授团队20多年在酶工程与生物催化方面的技术优势以及永农生物在草铵膦生产与应用方面的经验积累,开发了多酶级联生物催化生产L-草铵膦新工艺,创新了高活性、高对映选择性酶定制技术和多酶自组装生物催化技术,创建了高底物浓度、纯水反应体系,通过生物催化技术,实现将DL-草铵膦近100%效率转化为L-草铵膦,是生物制造生产农药品种的成功范例。该项目建成国际首条生物技术可实现年产5000t L-草铵膦生产线,在全球范围内首次实现 L-草铵膦绿色生物制造工艺产业化。大规模生物法制造L-草铵膦属国际首创,有力推动了产业升级,经济和社会效益显著。




三、展望

1995年,拜耳、先正达等巨头开始推广抗草铵膦以及多抗转基因作物,1996年转基因作物商业化种植,2018年全球26个国家和地区种植了转基因作物,种植面积超1.9亿hm2,其中大豆是最大抗除草剂转基因作物,玉米其次。2020年草铵膦转基因作物需求为1.2万t,在草铵膦总需求中占比26%。


目前草铵膦已成为仅次于草甘膦的第二大转基因作物耐受除草剂,主要需求在单抗草铵膦种子(主要为巴斯夫的耐草铵膦油菜种子和耐草铵膦大豆种子) 以及大豆、棉花、玉米的双抗/三抗种子。此外,全球草铵膦抗性基因已经导入水稻、小麦、甜菜、烟草、大豆、棉花、番茄、玉米、油菜、甘蔗等20多种作物中,商业化程度大幅提升。预计2025年,转基因作物需求将达3.4万t,占比36%,草铵膦全球需求量也将达6.76万t。当前抗草铵膦转基因作物商业化程度提升,草铵膦需求结构性改善。相较于传统草铵膦,精草铵膦活性倍增、用量减半,其可以代替传统灭生性除草剂草甘膦、百草枯,也同样适用于耐草铵膦转基因作物,精草铵膦正处于快速发展期,市场前景广阔。


文章来源:《世界农药》2023年第4期