林产化工重点实验室
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林产化工工程湖南省重点实验室可供转化的项目

2010年09月15日 00:00 admin 点击:[]

杜仲环烯醚萜类化合物的提取纯化
【项目简介】杜仲为我国特有的木本植物,是一种名贵的中药材,含有丰富的环烯醚萜类、苯丙素类、黄酮类、木脂素类等化合物,具有三降六抗之功效。即降血压、降血糖、降血脂;抗菌、抗病毒、抗骨质疏松症、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤。因此,杜仲具有极高的药用价值。本课题组开展杜仲高纯活性单体分离制备新工艺研究,运用新型制备高效液相色谱分离、天然澄清剂絮凝、超滤、大孔吸附树脂纯化等现代分离技术,制备出可用于新药开发的京尼平甙酸(GPA)、桃叶珊瑚甙(AU)、京尼平甙(GP)和两种杜仲活性部位产品。
【转化前景】杜仲环烯醚萜类化合物及杜仲绿原酸(CA)具有高效降血压、抗衰老、防癌抗癌等多种药理活性,特别是GPA优异的降低血压的功效已被大量研究和临床试验证实,使其应用研究和开发异常活跃。杜仲中GPA、GP和AU等活性成分可促进人体皮肤、骨骼和肌肉中胶原蛋白的合成和分解,具有促进新陈代谢、防止衰老的功能,市场前景广阔,杜仲的精深开发大有可为。
【附注】 林产化工工程湖南省重点实验室为湘西地区唯一的由省科技厅直辖的重点实验室。总面积为2620平方米,仪器设备1800多万元。本实验室有林产资源化学、林化产品开发、特色生物资源植物保护与利用三个研究室及农产品检验检测中心、林产化工中试车间。热情欢迎广大企业前来洽谈、合作。
 
2、游离叶黄素的制备
   【项目简介】本项目根据酶对底物的选择性强,而微生物种类多、适应性强的特点,通过对微生物进行多次驯化和筛选,使其释放出能够降解目标物为目标活性成分的胞外酶体系,得到能够将叶黄素酯转化为叶黄素的菌种,通过将该菌种与叶黄素源植物一起发酵,直接将植物中叶黄素酯转化为叶黄素。由于反应条件温和,叶黄素不易被破坏,从而大大提高产品的收率;同时在酶体系作用下,可明显提高提取效率。再采用溶剂提取、柱层析纯化等方法,最后得到高纯叶黄素产品。
【转化前景】叶黄素是一种优良的抗氧化剂,疗效确切。本方法避免了目前强碱皂化工艺收率低,产品溶剂残留严重,工艺成本高等问题。本研究将微生物技术引入到天然产物提取分离纯化中,对工艺进行优化重组,将天然产物修饰过程与提取分离结合起来,可大大简化提取分离工艺,提高目标产物的收率,降低生产成本,极具应用价值。
 
3、柑桔橙皮甙的提取纯化
【项目简介】柑橘在我国栽培面积居世界第一,张家界柚子和椪柑等柑橘是政府大力扶持的农业产业,资源十分丰富。本课题组对柑橘果皮中橙皮甙的提取、分离、测定及抗氧化活性等进行了认真的研究,结果表明柑橘皮中橙皮甙得率高达5.275%,新生柑橘叶中含量为1%以上,枝条中含量为0.2-0.9%之间,且在研究过程中实现了操作简单、能耗低、易于放大、降低了生产成本等目标,极具开发潜力,有望实现产业化。这些研究结果可为柑橘资源的“梯度开发,综合利用,效益互补”提供了技术支撑。
【转化前景】张家界本地柑橘资源丰富、品种优良,鲜果远销国内外,且柑橘皮中橙皮甙含量较高,为柑橘资源的综合开发利用提供了有力条件。不同柑橘提取物的抗氧化实验表明,它们具有清除羟基自由基、抑制油脂氧化等作用,对枯草芽孢杆菌也有一定的抑制效果。因此柑橘资源在食品、药品和添加剂等领域具有广阔的应用前景。
 
4、栀子黄色素类物质的提取
【项目简介】栀子(Gardenia jasminoides Ellis)为茜草科植物,又名黄栀子。从栀子果中可以提制多种色素。本项目主要采用明显优于传统水浸提和有机溶剂回流提取的外场辅助萃取法对栀子黄色素进行提取,并对提取工艺参数进行了优化及放大性研究,取得了较好的效果。该法提取栀子黄色素,操作时间短,提取效率高。
【转化前景】栀子黄色素广泛用于食品着色,不仅色泽能与相应的合成色素媲美,还具有一定疗效作用,且安全、无毒、无副作用,是功能性的天然着色剂。栀子黄色素是从栀子的果实中提取的一类天然水溶性色素,在食品添加剂方面具有很大的应用价值。
5、桐油改性js涂料产业化
【产品介绍】利用桐油改性聚乙烯醇,再与丙烯酸酯类弹性乳液共混,然后混配适当比例的无机粉料得到改性聚合物(JS)防水涂料,其既具有聚合物涂膜的延伸性、防水性,又具有水硬性胶凝材料的高强度,还具有易与潮湿基层粘结,以及成本低、施工性能好、绿色环保等优点。
   【成果转化和产业化概况】创办了以研发桐油基新材料为主的产学研科技企业—张家界市桐发科技有限公司。“桐油改性JS涂料”申请了发明专利,获得了包装设计专利授权。已建立年产600吨桐油改性JS防水涂料中试生产线,两个产品取得国家质检合格证。一年来,产品应用于吉首大学张家界学院(一期及二期工程)、张家界市科技工业园二期厂房等建筑工程的室内外防水,总面积约2万平米。
 
6、南方红豆杉愈伤组织培养工业化生产紫杉醇
【项目简介】项目通过将植物离体培养的整个供养系统视着植物的营养制造与维管系统即“源”,将植物培养体则视着植物的储藏器官即“库”,研究发明了帘状锚固培养生物反应器(curtain-like anchoring culture bioreactor)及其培养方法(专利申请号:2007100351563,授权通知书文号2010092800398960),将原有各种生物反应器的理论或实际塔板分别制成单个、独立的帘状“塔板”,即相对独立、封闭的帘状培养床(专利申请号:2007100351559,授权通知书文号20100083100456320),细胞、组织或器官均通过凝胶黏贴锚固在帘状培养床上,每个床均相对独立地接入供养系统进行补料培养,使植物培养体在生长过程中逐步实现由被动“锚固”到主动附生,之后分别独立进行保留收获培养物备提取目的天然产物,保留部分作为下一批次再生培养的种子,如此反复进行,如同栽培植物割后复生,通过帘状锚固培养床将“离体培养”与“地栽生产”二者的优势较完美的组合在了一个补料培养系统中,省去了多代继代驯化培养建立悬浮系、细胞同步化和梯级放大等过程,大大缩短了生产工艺,较好的保持了植物原有的生物学特性,达到了大幅降低经济成本、保持培养体生物学特性相对稳定的目的。根据南方红豆杉愈伤组织的培养实验(杜亚填,2007,专利公开号:CN101100641A),每1 m2这样的培养床的培养空间相当于0.03m3×2即60L的灌状生物反应器,所占据空间约为0.1m3/ m2,若单机设计为3m2(相当于180L),则只要将400个这样的单机集成起来,就相当于72000L~80000L灌状生物反应器的培养规模,所占据建筑空间仅120m3~150m3,这样便将近8万升规模生物反应器商业化培养生产的风险分成了400份,且无需梯级放大,均只需独立接种一次便可多批次循环收获,因而大规模培养生产的不可控巨大商业风险已基本消除。其次,设备制造、生产运营(愈伤组织诱导培养、营养液的消耗、环境温度控制、光照、无菌塑料薄膜消耗、人工等)、基建投资等的成本均只有应用罐状生物反应器的几十分之一,整体的生产成本将有可能降至接近甚至低于栽培植物的成本,从而有可能使植物离体工厂化培养生产天然产物技术突破经济瓶颈,真正进入商业化生产应用阶段。而且这一技术对细胞、组织、器官都实用,对动物细胞和大型真菌连续培养也很适合。特别对植物器官培养,每次收获就如同割草(无菌),之后只需覆盖新的价格低廉的无菌封膜即可进行再生培养。由于全程采用液体流注补料培养,故还可在培养液循环路径中萃取富集代谢产物,类似细胞悬浮培养的在线提取(In situ extraction)。所收获培养体,用于提取生产紫杉醇及其类似物。
植物细胞培养所需时间长,过程中变数大,仅控制无菌就非常困难,若一次性投入的成本过分集中,其大规模培养工业化生产的商业投资风险异常巨大,企业无法承受。本项目自主研发的帘状锚固培养生物反应器具有结构简单、制造成本低、能耗低、非生产过程短、培养过程不确定性弱、商业运营风险低、过程控制简单容易、易于工业化放大、无规模限制、一器多用、可连续培养反复收获、易于在线适时实施调控等优点。华东理工大学上海高盟生物工程设备有限公司研制的不锈钢、玻璃复合型5L生物反应器售价7.5万元,10L售价13万元,本项目所发明125L生物反应器(相当于传统140L反应器)仅需0.8万元左右,如果批量生产,成本不会超过5000元。本项目168L(单床净有效空间,面积为双面共2×2.4m2)规模,用南方红豆杉愈伤组织作为供试培养对象,若按小试结果产量392g干重/日M2愈伤组织计,10个该单体、年(350d)约可产南方红豆杉愈伤组织6585.6kg(干重),以紫杉醇含量可达愈伤组织干重的0.0465%计,约含紫杉醇3.062kg,生产98%以上纯品的收率约为60%,则最后可得98%紫杉醇1.837kg,以200万元/kg计,约合人民币367万元,每克干愈伤组织的成本不会超过0.1元,每克98%紫杉醇的提取纯化成本约为60元人民币。这样一个规模的生物反应器所需要培养室空间净空高不超过3m、宽不到2m、进深不到1m,但其所生产的紫杉醇却相当于2000~3000棵60~100年的红豆杉大树树皮的产量。且构建上述规模的本项目生物反应器,包括配套的无菌操作室、高压蒸汽灭菌室等一起不会超过160万元。
7、丹参提取丹参酮IIA项目
【项目简介】:丹参酮IIA具有有效的细胞内脂过氧化物与DNA相互作用的抑制剂,能改善冠状动脉循环,抑制血栓疾病发生;具有抗癌与诱导肿瘤细胞分化;具有保护心肌缺氧,抑制血小板凝集等功效,广泛应用于化脓性和外科感染、宫颈糜烂、肝炎、麻风病、高血压和心脑血管疾病等治疗。本项目采用中药丹参为原料完成了丹参酮IIA提取纯化工艺研究,产品纯度高,结晶效果好,解决了大生产中难于纯化和结晶的问题。
【转化前景】:丹参酮IIA是丹参的有效活性成分,具有良好的改善脑缺血症状,保护缺血后脑神经的作用,疗效确切,具备一定的市场竞争力。丹参作为传统中药广泛应用于心脑血管疾病的临床应用,且其疗效已得到大多数心脑血管病人的认同。主要用于制取丹参片、丹参酮胶囊、丹参滴丸等心脑血管疾病用药,且各大制药厂需求量巨大,目前大多采用低含量的,但随着人们生活水平和意识的提高,对产品的要求也越来越高,但生产高含量的丹参酮IIA厂家不多,98%丹参酮IIA市场价为30000元/公斤,本项目生产过程中无毒性溶剂且避免传统工艺中采用的柱层析,工艺流程简单,生产周期短,易于实现工业化生产。
8、显齿蛇葡萄提取分离98%二氢杨梅素项目
【项目简介】:显齿蛇葡萄(藤茶)中二氢杨梅素含量极高,属黄酮类化合物在植物体中分布的特例。黄酮类天然产物在人类健康中的作用是国际上过去十余年来天然药物和健康产品研究开发的热点之一,它具有清除自由基、抗氧化、抗血栓、抗肿瘤、消炎抑菌等多种奇特功效。本项目以显齿蛇葡萄为原料,采用逆流提取等现代工艺提取分离高纯二氢杨梅素,解决了高纯二氢杨梅素不易结晶及颜色脱除等技术难题。
【转化前景】:藤茶提取物二氢杨梅素已经更多地被作为一种新型食品用天然抗氧化剂而得到广泛应用。二氢杨梅素的杀死癌细胞的抗癌变抗肿瘤作用十分显著,作为纯天然无毒附作用的新型抗肿瘤抗癌变的植物药及天然植物保健品正在成为开发和利用的热点方向,目前二氢杨梅素已应用保健品,药品,化妆品等方面。
9、杜仲叶提取高纯绿原酸项目
【项目简介】: 绿原酸具有广泛的生物活性,现代科学对绿原酸生物活性的研究已深入到食品、保健、医药和日用化工等多个领域。具有抗氧化、抑制突变和抗肿瘤等功效,有降血压、抗菌、抗病毒、消炎、增高白血球、预防糖尿病、显著增加胃肠蠕动和促进胃液分泌等药理作用,对急性咽喉炎症有明显的疗效。本项目以杜仲叶为原料,采用现代提取技术,完成了高纯绿原酸的提取纯化工艺研究,并进行了中试研究,产品收率纯度高,效果良好,缩短了工艺流程和生产周期。
【转化前景】:杜仲绿原酸是从杜仲叶中分离的药用有效成分,高纯度杜仲绿原酸具有独特的高效抗病毒功效,目前市场上含量大于98%的绿原酸价格为10000元/kg,美国医药界经多年研究,已将其作为高效抗病毒药物用于临床。同时,杜仲绿原酸还具有高效抗氧化及清除自由基功能,因而又被广泛应用于保健品领域,从二00四年起,需求量逐年大幅度增长,市场前景极其广阔。
10、枇杷叶提取分离熊果酸项目
 【项目简介】熊果酸是存在于天然植物中的一种三萜类化合物,具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物学效应。近年来发现它具有抗致癌、抗促癌、诱导F9畸胎瘤细胞分化和抗血管生成作用,极有可能成为低毒高效的新型抗癌药物。另外,熊果酸具有明显的抗氧功能,因而被广泛地用作医药和化妆品原料。
    本项目采用蔷薇科植物枇杷Eriobotrya japonica(Thunb.)Lindl. 的叶为原料提取纯化熊果酸。解决了高纯熊果酸的提取工艺及工艺参数,产品收率纯度高;‚工艺流程简洁,便于操作,生产周期短;ƒ绿色环保。
【转化前景】中国是世界上最主要的枇杷生产国,枇杷栽培面积和产量约占全球的2/3以上,在不影响枇杷果正常生产的前提下,全国每年可额外采收枇杷叶干品5万吨以上,枇杷叶中富含熊果酸,含量可达1.2%,由于其结构复杂,人工合成困难,目前国内外都是从植物中提取分离,纯度大于95%的熊果酸国内售价为8000元/公斤,其国际市场价格更高。本项目以枇杷叶为原料,采用先进的提取技术与特殊的结晶技术相结合分离纯化高含量熊果酸,工艺简单,对设备要求不高,易于实现工业化大生产。
 

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