【云展览 微科普】13、生物酶法明胶新工艺
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走进中国科学院创新成果展
（十三）生物酶法明胶新工艺
明胶是一种重要的基础原材料
可用于药品、食用、工业、照相等方面
常见的胶囊就是一种药用明胶
而我们熟知的阿胶是一种
具备调养功能的食用明胶
明胶在生活中随处可见
您知道明胶是如何生产的吗
本期“云展览 微科普”
为您介绍采用生物酶法
制取明胶的新工艺
01 明胶的历史和发展
明胶是从动物的结缔组织（皮和骨）中提取的一种蛋白质，是胶原变性降解后的产物，属于精细化学品。其用途广泛，不仅应用于食品工业，还是医用胶囊，止血海绵、代血浆和其他组织工程制品的主要原料，以及感光材料工业最基本的原料之一。
明胶工业化起始于1818年法国，至今已有200的年历史，长期以来，骨明胶一直采用传统碱法工艺制备。该工艺存在三大缺陷：一是生产周期长，二是用水量大，三是环保压力大，产生大量污水和固体废渣，处理成本高，易造成周边环境污染。改变明胶制备工艺早已是国际上明胶大公司关注的焦点。
自20世纪50年代起，世界各国纷纷开展酶法明胶制备技术开发，其主要原理是采用生物酶作用于动物的骨和皮，降解其中的胶原大分子进行明胶生产。经过十几年的技术开发，中科院理化所明胶与碳纳米材料研究室率先实现生物酶法骨明胶生产关键技术突破，研制开发得到酶法明胶生产专用的工业酶制剂，同时打通酶法明胶技术路线，2014年实现1000吨/年生产线的连续生产，2016年完成3000吨/年酶法明胶生产线建设,并实现生产贯通，标志着酶法明胶生产工艺形成规模化，技术走向成熟。该技术是我国自主研发的工业化生产技术,是对传统化学技术的一次重大变革。
酶法明胶工艺流程图
酶法明胶部分生产车间图片
02 生物酶法工艺简介
生物酶法骨明胶生产技术系统性研究，主要包括6个方面：1）基因重组法高活性、低成本胶原降解生物酶的制取；2）物理破碎+化学处理联用的骨原料预处理工艺与配套设备选型；3）酶解工艺过程参数优化与酶解系统设计；4）明胶制造辅助生产系统的参数优化与控制。5）酶法明胶废料回收工艺与副产品制造；6）酶法明胶硬胶囊制造工艺研究。
通过以上科研攻关及一系列的工业实验和工程化实施，彻底解决了关键工艺和工程问题，形成了完整技术工艺包，建成了世界首条年产3000吨级酶法骨明胶工业化生产线，并实现了商业化运营。该技术提高酶法明胶生产得率(真正实现经济可行性)、提高了明胶产品粘度（满足胶囊用明胶标准），提高了酶法胶的透过率（达到胶囊用明胶要求），降低了酶解工艺生物酶的成本（降低50%以上），提高了副产品售价（提高该技术的综合经济效益），产品达到国家药典胶囊用明胶标准，销售到硬胶囊、软胶囊、糖果等行业，得到市场普遍认可，截至目前合作企业销售额已超过1亿元。2014年该技术通过宁夏省科技厅技术鉴定，2015年合作企业宁鑫生科公司成功三板挂牌，2016年酶法明胶生产技术被评为中科院科技成果转化亮点工作。
酶法明胶工艺与传统碱法工艺比较起来，具备一定的优势。
传统生产工艺与酶法生产工艺流程图
传统技术与酶法技术生产指标对比
（同等产量、规模）
03 产业化及应用前景
酶法制骨明胶技术的成功开发是一场明胶生产历史上的工艺革命，由于酶法工艺的明显优势，会随着时间的推移逐步改变明胶行业的生产方法，使百年的碱法、酸法工艺终结。
目前这种新工艺已经在多家公司形成产业化：
（1）2014年与宁夏鑫浩源公司合作建成年产1000吨明胶示范生产线；2016年扩产至3000吨/年。
（2）2016年与内蒙古自治区包头东宝生物股份有限公司合作开展酶法明胶工业生产线建设。
（3）2017年与蚌埠丰原生化集团签约合作开展酶法明胶工业生产线建设。
（4）2015年6月与北京弘顺国际技术服务有限公司签订了技术许可合同，在非洲埃塞俄比亚进行3000吨酶法明胶生产线建设。
目前该技术已得到世界明胶界的广泛关注，多家国际知名明胶企业对到项目示范厂进行沟通和考察，寻求深度合作。
明胶作为一种生物大分子材料，在医学应用领域具有巨大的应用价值，从2015年起，中科院理化所明胶研究团队展开系列明胶基生物医用制品的开发工作，目前已研制出促骨活性胶原蛋白多肽、明胶基可吸收止血敷料及医用缝合线、羟基磷灰石微球自固化骨水泥制剂、明胶基GBR膜、代血浆明胶、新型明胶基青光眼引流装置等高端医疗产品，部分产品已经入产业化实施阶段。
特别感谢
中国科学院理化技术研究所
王毅虎副研究员
提供以上内容
鸣谢
中国科学院科技促进发展局
中国科学院理化技术研究所
文章来源：“院史天地”公众号
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