有机分析进展

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第一篇:有机分析进展

有机分析最新进展

[watermark]有 机 分 析 进 展(湖南衡阳 421001)内容摘要:有机分析是人们认识有机世界的一个必要的手段,有机分析自建立以来以其重要性广泛应用于各个研究领域。特别是仪器分析方法的发展和应用,使有机分析获得了前所未有的发展,随着各种分析技术水平的发展和计算机联用技术的发展,有机分析的应用领域将会更加拓展,为人类更好的生存提供了一个技术手段。关键词: 有机分析、化学分析、分离 1.1有机分析概述

有机分析是研究有机分析化合物分离,鉴定,含量的测定和分子结构分析方法的一门科学,是分析化学和有机化学的一个分支。既然是一门交叉学科,它就俱备了交叉学科的所有特点,它的发展与有机化学和分析都是息息相关的。

有机分析是有机化学与分析化学的交叉学科,是有机化学与分析化学之间的桥梁。所以,有机化学的发展和需求将促进有机学科的发展;分析化学的研究与发展也必然对该学科产生重要的影响。现代有机分析学科的发展主要受到分析化学仪器化的影响,且生命科学对分析化学的巨大影响必然也会影响到有机分析的发展。作为交叉学科,有机分析的范围非常广,但它的特点,或者核心内容,应该包括有机化学中的分析化学元素和分析化学中的有机化学元素。

有机分析大多是指利用来研究有机化合物实验时所用到的实验方法。常用到的实验方法包含有机化合物的纯化、分离以及化合物结构鉴定。在有机化合物的纯化、分离的实验方法为色层分析方法,色层分析包含薄层色层分析、管柱色层分析、高效能液相层析等等。化合物结构鑑定包括紫外光-可见光吸收光谱、质谱、红外光谱及核磁共振光谱等等。总而言之,有机分析是指应用仪器分析方法来研究有机化学。

有机分析化学随有机所的建立而起步,与有机合成同步发展,有机所在国内率先建立和应用有机元素微量分析、红外光谱分析、核磁共振分析和质谱分析激光拉曼光谱等技术,为有机所出成果服务、为社会的样品测试服务,成绩显著,贡献突出。

但化学方法在工厂、实验室使用的使用还是很广泛的,其主要自用是对有机化合物的鉴定,原料、中间体及产品主要成分的测定等,但这些工作往往是与仪器分析法相结合来进行了的。因此有系统鉴定有机化合物仍然是需要的,特别在鉴定各种未知有机化合物样品时,它可以告知人们该如何着手分析:检测其是纯物质还是混合物,或是少量杂质的化合物;测定它们的各种物理常数;它们是由哪些元素所组成的;它们在各种溶剂中的溶解性等。这些都是在进行仪器分析前必须要做的初步试验。在采用紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱和质谱来测定样品的结构时,样品必须是纯样,这就有一个对样品进行了分离提纯的问题。对一个化合物要得到满意的测定结果,有时往往必须有综合应用各种分析方法。所以,虽然今天仪器的发展使得仪器分析方法在有机分析中的地位十分突出,但化学分析方法仍然以其优势存在于有机分析领域,而且还在不断的发展。

有机分析的任务就是对有机化合物进行了定性和定量分析。有机定性分析是研究有机混合物的分离和鉴定。它对现代自然科学的发展和国民经济建设均起着重要作用。有机定量分析常用的是有机官能团定量分析,它是定量测定有机化合物的重要手段之一,广泛应用于有机合成产品和有机天然产品生产中的原料和中间产物的控制分析以及商品、成品的质量分析。并且在有机化学反应机理的研究和有机化合物的结构剖析中,也是不可缺少的手段。近年来,随着波谱技术的迅速发展,显著地扩大了有机分析的应用范畴,改变了经典的有机分析方法。

2、有机分析的进展

有机分析是有机化学与分析化学的交叉学科,是跨有机化学与分析化学之间的桥梁。因此有机化学的发展和需求将促进有机分析学科的发展;分析化学的研究与发展也必然对该学科产生重要的影响。同时有机分析的发展也为这些学科的发展带来了新的动力,更加促进了这些学科的发展,为人类认识有机世界,改造这个世界,提供了强有力的手段,使之更适应于人类的生存与发展。

从有机化学及其相关科学的发展历史可以看出,在这些学科的兴起和发展过中,有机分析起到了相当重要的作用。并且这些学科的发展必然了推动了有机分析的发展 2.1 有机分析的建立与变革 19世纪上半叶,由盖•吕萨克(J•Gay Lussac,17781850)柏尔蔡留斯(J•J•Berzelius,1779~1848),李比希(J•Liebig,1803~1873)和杜马(J.B Dumas,1800~1884)等先驱者创建了有机元素定量分析方法以后,有机化学才正式成为一门新的科学兴起来;当20世纪10年代普瑞洛(F.Pregl,1869~1930)创立有机微量分析方法以后,对于一些含量极微的甾族激素等天然有机化合物的研究才成为可能;蛋白质是生命的起源,关于蛋白质化学的研究早已为世人所重视,也只是在20世纪50年代马丁和辛吉首创纸色谱和气相色谱等方法,为分析氨基酸和蛋白质结构提供了有力的工具以后,才使蛋白质化学有了新的突破,能够大踏步前进。分析仪器的发展日新月异,更推动了有机分析和有机化学的进一步发展。近代有机分析以其高灵敏度的、选择的技术已对环境保护、工业生产、医药卫生和环境等领域质量控制体系做出了巨大的贡献。

有机分析是分析化学重要组成部分。它伴随分析化学学科的发展经历了三次重大变革:第一次变革是随着分析化学基础理论,特别是物理化学的基本概念(如溶液理论)的发展,使分析化学从一种技术演变成为一门科学;第二次变革是由于物理学和电子学的发展,改变了经典的以化学分析为主的局面,使仪器分析获得蓬勃发展;目前,分析化学正处在第三次变革时期,生命科学、环境科学、新材料科学发展的要求,生物学、信息科学,计算机技术的引入,使分析化学进入了一个崭新的境界。第三次变革的基本特点:从采用的手段看,是在综合光、电、热、声和磁等现象的基础上进一步采用数学、计算机科学及生物学等学科新成就对物质进行纵深分析的科学;从解决的任务看,现代分析化学已发展成为获取形形色色物质尽可能全面的信息、进一步认识自然、改造自然的科学。现代分析化学的任务已不只限于测定物质的组成及含量,而是要对物质的形态(氧化-还原态、络合态、结晶态)、结构(空间分布)、微区、薄层及化学和生物活性等作出瞬时追踪、无损和在线监测等分析及过程控制。随着计算机科学及仪器自动化的飞速发展,分析化学家也不能只满足于分析数据的提供,而是要和其它学科的科学家相结合,逐步成为生产和科学研究中实际问题的解决者。近些年来,在全世界科学界和分析化学界开展了“化学正走出分析化学”、“分析物理”、“分析科学”等热烈议论,反映了这次变革的深刻程

从现今有机化学的发展来看,主要是新的分析仪器的应用,以及与计算机联用技术的发展,使的分析样品量日趋微量、分析速度日趋迅速、分析的准确性和精确性也日益增加。2.2化学分析法在有机分析中仍然占据一定的地位并也取得了一些进展

在前面我们提到由于新的化学分析仪器的发明与应用使得仪器分析方法在有机分析发展的过程中占据了越来越最要的作用,但这并不能说明化学分析方法从此就退出了有机分析这一舞台,相反化学分方法以其悠久的历史和成熟的技术仍然在许多领域有着重要的应用。这里我们就来详细地讲一讲化学分析方法这些年来取得的一些进展和成就。

化学分析方法的原理 是通过化学的分子识别,再将这种相互作用转变成物理的可视信号。化学分析方法的发展包括新型分析试剂、拮抗剂、螯合剂、荧光显色剂以及超分子受体。分析化学中,灵敏度、选择性、准确性和精度都至关重要,其中,以以高选择性尤为重要。高选择性的试剂可以降低对分离的要求,而高选择性的化学基础是分子识别。过去30年中,以碱金属离子、无机离子、有机离子、中性分子为识别对象的分子识别试剂不断出现,但是对具有复杂形状的多原子、离子、分子的识别试剂还很少。近年来,超分子化学发展出了多种利用分子间作用力进行了多目标点的分子识别试剂,如环糊精与有机分子形成包合物。目前,人工酶的研究也是化学分析的另一重要方面,人们通过合成不同取代基的金属卟啉衍生物,实现了对过氧化物酶的模拟,这些仿生试剂不仅克服了天然酶不稳定、易失活的缺点,而且还拥有天然酶没有的分子识别特性,可广泛地应用化学分析。

2.3近年来仪器分析技术取得了一系列新的进展

仪器分析主要向微型化、全分析和芯片实验室的发展。并且能够进行在体、在线、实时和原位分析的仪器。如近红外光谱辐射穿透深度大而背景干扰小,样品可不必制备,是一种无试剂、非破坏、非侵入式的快速分析方法。最近由于二极管激光器、阵列检测器、声光可调滤光片和液晶可调滤光片等技术的配合,仪器已实现完全无可动部件,适宜于作现场实时或在线检测,如病人血糖和药品质量的检测与监控。多种分析技术联用的分析仪器方兴未艾。各种进行分离分析的色谱技术与进行结构分析的波谱技术的联用已流行多年。

并且随着计算机技术、网络和信息技术的发展并且成功应用于有机分析领域,使得有机分析技术取得空前的发展.以下主要以超临界液体色谱法(SFC)为例谈谈仪器分析方法的发展。2.3.1 超临界流体色谱法(SFC)在有机分析中的进展

超临界流体色谱技术是一种非常重要的有机分析方法,它较H P LC、G C技术而言,有分离效率高、分离时问短、产品质量好等优点,因而在食品、药物、农药、香料和聚合物等的分离方面有良好的应用前景将SFC用于色谱技术中便发展形成了超临界流体色谱(Superceitical F1uid Chromatography, SFC),它揉合了气相色谱(GC)的高速度、高效和高效液相色谱(PLC)的选择性强、分离效能高等特点,为分析有机化合物开辟了新的途径,成为适合于分析难挥发、易热解高分子物质的有效快速方法。在SFc分析中使用的流动相有N20、NH3、C20、乙烷、戊烷、二氯二氟甲烷等,其中以CO2和戊烷作流动相的最为广泛。超临界流体色谱(SFC)最常用的流体是C02,但C02 在分离分析中强极性化合物时效果很差。为此,人们常常改用C02 以外的流体或在超临界C20中添加改性剂。Oudsema等研究了用甲酸与甲酰胺作改性剂分离测定C 一C。醇、萘衍生物及叔胺。结果表明,选择适当改性剂对改善峰形有较好效果。陆峰等发展了一种采用单泵在线添加改性剂的新方法。改性剂种类、体积分数皆可调,稳定性好,持续时问长(足以分析完一批样品)且不污染注射泵 目前在GC和HPLC中广泛使用的手性选择剂也可用于SFC,而SFC的高传质速率和低毒使它比GC、HPLC更有应用潜力。近年来,对SFC检测技术的研究不断发展。SFC除可配备GC、HPLC的各种检测器外,还可以与质谱(M S),傅立叶变换红外光谱(F T I R)联用,大大提高检测灵敏度及检测范围。Sadoun等用填充柱SFC与电喷射电离质潜耦联对四种除草剂进行了分析,取得了较高的灵敏度。SFC NMR联用技术避免了ttPLC—NMR联用技术中溶剂峰干扰问题,解决了样品在处理过程可能造成的损失、污染或分解,从而提供了一种快捷有效的分离方法,并能提供混合物的组成和结构信息的分析方法。董福英等人在国内首次成功地将SFC与Ms联接,接口设计合理,使用方便,仪器的稳定性、灵敏度均达到常规分析要求。sFC/MS可直接分析有机酸和热不稳定、低挥发性物质,弥补了Gc/M S的不足。黄威东等 对SFC/FTIR联用技术进行了探讨。SFC与其它仪器联用时,其连接装置的结构设计及连接装置对分离效果的影响也是研究SFC技术的一个重要方面

由于SFC有比HPLC高的分离度和比Gc更大的d值,所以在有机分离方面可以达到很好的效果。目前,S F C对胺类、芳香油、药物、糖类等的分离都有研究报道。向敏智采用原位衍生化技术,通过自制的填充柱SFC— FI D对几种单糖进行了分离测定。丁明玉等采 进口sFB— SFC仪、MULTI榆测器、二极管阵列UV-VIS对脂肪基质固体样品中的有机锡化合物的分离进行了研究划志敏等 用SFC对黄酮醇异构体进行了有效分离。葛发欢 用毛细管SFC成功分离了结构相差甚微的可的松和氢化可的松、地塞米松和倍他米松。Qian I .xie 等 分离测定了强心剂一乌本苷。SFC还被用于手性对映体的分离在分离聚台物方面,shee1eY等研究了填充柱SFC— Ms测定Cyc1osporin A和多聚葡萄糖。孙云鹏等对三到十环多环芳烃异构体的分离进行了研究,可以很好的分离多环芳烃。S FC也用于环境分析,其内容包括多环芳烃、有机染料、表面活性剂、农药、酚类、卤代烃及多氯联苯等化台物。

3、结束语

从20世纪末开始,有机合成研究领域开始发生变化,对药物、农用化学品、各种功能材料的需求,以及高通量筛选方法的出现,使得大量新型有机分子的合成成为有机化学家面临的迫切任务,建立分子库、发展分子多样性成了重要的课题。90年代出现的组合化学正是这方面的一项重要技术,在多肽分子库的建立上尤其成功,但在结构类型大改变的多样性上还有很大的局限性,因此在发展分子多样性上近年出现了多种方式和途径。美国科学家在合成设计上提出了从原料出发正向合成概念,目标是实现分子多样性;2001年又提出了“点击化学”的名词,其基本思想是利用碳-杂原子成键反应快速实现分子多样性。手性纯化合物的合成是近年有机合成中最受关注的领域。

2001年不对称合成获诺贝尔化学奖,又一次标志着手性纯化合物的合成在当今科学界的重要地位。近两年手性纯化合物合成的报道仍然是有机化学中最突出的部分,诸如近年组合化学的方法成功地用到了不合成催化剂的筛选,对不对称合成中的非线性放大也有新的说法等。也有报道介绍了不采用金属催化剂而回归到有机小分子来催化不对称反应,认为这样更符合绿色化学的要求。传统的用糖作手性模板的方法近年来也有新的发展。目前手性纯化合物的合成虽然已有了很大的进展,但从理念到方法上仍期待着新的、革命性的飞跃,而从现在的发展趋势来看,在不久的将来有可能实现。

为了保证可持续发展,有机化学研究还面临着其他许多课题,像环境中微量、超微量有机污染物的检测,有机污染物在环境中的反应变化和迁移等都是对有机化学家极大的挑战有机分析正在接受可持续发展的挑战,同时也正在与时俱进,迎接新的辉煌百年

第二篇:有机农业分析

1.产业化水平不高,我国农业市场结构很不完善, 在已经建立起来的生产资料市场中也存在着规模小、设施不足、农村市场管理制度和行为准则不完善、市场管理人才缺乏等问题。另外, 我国农业市场发育程度低, 不能满足农业产业化的需要, 也造成了我国生态农业产业化

2.水平不高的局面。

3.缺乏必要的政策激励机制

4.生态农业模式多、杂、乱, 标准不统一

5.农业自然资源和生态环境的制约,一方面,资源的缺乏和环境的破坏,另一方面,资源利用效率低,治理环境效果小

6.政策配套与保障体系不完善

7.农产品价格方面的因素,有时也成为生态农业发展的一个限制因素

8.农业产业链条短,农业比较利益低,粗放型经营模式有机农产品的市场需求较小一方面,由于有机产品的生产需要较高的技术要求、资金投入及对环境进行治理和保护的成本,使有机产品的价格较普通产品高30%~50%,部分产品价格高出3—5倍。价格偏高使我国有机产品消费市场相对滞后。另一方面,有机产品在我国还是一个新生事物,消费者对有机产品的认知度不高。加之消费者无法用肉眼辨别有机产品,从而助长了一些企业的投机行为。目前我国有机产品的消费主要集中在高消费层次群体及特殊需要群体。∞o

(四)有机产品认证标准及公信度

SWOT分析

第三篇:有机食品销售分析

有机食品(Organic Food)是国际通称,这里所说的“有机”并不是化学上的概念,而是指采取一种有机的耕作和加工方式,按照这种方式生产和加工、产品符合国际或国家有机食品要求和标准,并通过了国家认可的认证机构认证的农副产品及其加工品,称为有机食品,其包括粮食、蔬菜、水果、奶制品、禽畜产品、蜂蜜、水产品、调料等等。人们青睐有机食品除了其无污染、高品质、口味好,对健康有利之外,还有一个重要原因,就是消费有机食品是对环境保护和可持续发展作贡献。有机食品在生产过程中有严格的生产条件:一是有机食品在其生产加工过程中禁止使用农药、化肥、激素等人工合成物质,并且不允许使用基因工程技术。二是要有生产转型期,从种植其他产品到生产有机食品需要二至三年的转换期,以保证土壤中农药、化肥、激素等物质衰减至符合标准。三是有机食品的认证要求定地块、定产量,以确保其质量。

有机食品

营销如何给力成就品牌领袖?

目前,有机食品在全世界范围内属于朝阳产业,每个国家都在大力发展有机农业,这与过去惨痛的经历密切相关。贯穿欧洲大陆的莱茵河,因为工农业污水和垃圾污染,造成整个流域成为死河,周边居民癌症和皮肤疾病率高发,治理40年才见清溪,酸雨横扫芬兰,二恶英吞噬比利时,疯牛病让英伦三岛疯狂,伦敦经过百年工业化道路的发展,更加成为永远的“雾城”,法国平均气温较80年前有了很大的上升,整个欧洲大陆风雨飘摇之际,有机农业和有机食品迅猛发展。

近几年中国有机食品发展也进入高速发展时期,消费者对有机食品的知晓度和购买率在不断提升,但是由于过高的价格,以及众多的产品,影响到有机食品的进一步发展,例如有机大米据不完全统一超过500个品牌,有机乳制品、有机茶叶、有机果品也进入到了竞争状态。另一方面众多的有机农场由于前期定位和规划出了问题,导致连年亏损,专卖连锁机构由于缺少零售经验和有效地推广模式,不断出现倒闭的现象。面对这一系列问题,东方晟威营销策划机构做了深度调研,解析案例,深度探讨和分析有关有机食品发展的问题。

营销意识先行者抢占品牌致高点

大兴区的留民营就是个生态文明的典范,被誉为“中国生态农业第一村”。留民营村的一大特色是以沼气为中心,充分利用生物能和太阳能,串联农、林、牧、副、渔生态系统,形成了种、养、加、产、供、销一条龙生产体系,分几大功能区:有机农业示范区、畜牧养殖区、工业区、有机农业观光和生态旅游

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区,做到了真正意义上的良性循环和可持续发展。留民营一直把保护生态环境和发展农村经济有机地结合起来,以观光农业为特色,发展生态乡村旅游,不但提高了经济效益而且维护了生态平衡,为我国的生态农业建设起到了积极的示范作用。

乐活城的创新模式——综合安全健康食品连锁专卖店。

乐活城是专卖店,是专门经营有机健康食品的专卖店。2006年3月,当中国人开始寻找有机健康的食品,而中国的农民却还一味的认为只有用化肥农药才能生产农作物时,便出现了乐活城。乐活城有机健康生活馆是热爱自然、喜爱有机、崇尚健康生活的朋友一起努力创建的,它是消费者与有机食品和健康食品之间的桥梁。为消费者奉上健康美味食品的同时,也为我们的家园地球,做一份贡献。乐活城实现了环境、农民、消费者三赢的绿色产业,乐活城出售的不只是商品,乐活城出售的是一种生活态度。这就是它与其它超市的差异化定位,同时,也是有机食品创新模式的典型。

德青源鸡蛋,年销数亿,都是“鸡蛋身份证”的功劳。

2000年7月,北京德青源农业科技公司“蛋生”:德,以德为先;青,永葆创业时的激情和朝气;源,发展源远流长。创始人钟凯民曾经在欧美工作过一段时间,发现我国与欧美国家在食品安全方面还存在很大的差距。导致我国食品安全问题严重的原因很多,但其中最重要的就是我国没有建立严格的监管制度。生产者为降低成本,在价格的恶性竞争中取胜并获得利润,为高产使用大量激素。钟凯民决定,自建生产基地,确保每一枚鸡蛋都是自己农场的鸡下的,喂鸡全部用优质玉米、豆粕,不添加抗生素,这样的鸡蛋质量高、口感好,胆固醇含量只有普通鸡蛋一半,卵磷脂含量却高一倍。最重要的是,德青源成为了有机食品中第一家给鸡蛋发放身份证的品牌,蛋壳上就会被标注上各种相关信息,包括生产地址、时间、批号、序列号、质检员工号、鸡舍号、鸡笼号及产蛋鸡年龄等等。因为德青源有品牌营销的意识,即使它没有真正达到有机鸡蛋的标准,但却占有北京品牌鸡蛋市场71%的份额,是消费者最信赖的鸡蛋品牌。

更香茶楼不走寻常路,成就有机茶叶第一品牌。

为了推广有机茶,不惜在北京各大媒体刊登广告,向社会各界人士免费赠送价值100万的有机茶,让消费者体验和认同有机茶的品质和价值,在首都打响了有机茶战役的号角,同时开辟差异化渠道,与五星级饭店合作,共同合作在其咖啡厅推广有机茶,因为一般的高级酒店一年茶水的营业额都超出一千万,更香茶楼在与其建立的稳固的关系后,进一步将有机茶深度推向了高端消费市场,进而

成就中国有机茶叶领导品牌的地位,而且发展势头强劲,有机茶也将在全国得到风行。

日本“无添加”品牌化妆品,好的概念是定位营销的王牌。

化妆品无添加的概念来源于日本。所谓“无添加”,是指在生产和销售过程中没有添加对皮肤构成敏感、损害的成分,以避免出现香污染、色污染、油污染,对消费者身体造成伤害。包括杀菌剂、防腐剂、酸化防止剂、人造香料、人造色素、油脂和界面活性剂等在内的102种成分被界定为“添加成分”。虽然不是有机化妆品,但销售额高达数十亿,上海、北京等城市多次出现断货现象。可见,有机产品的研发和创新,发展空间巨大。如何在营销定位上突破才是最关键的。

目前在中国产品多,企业多,但是没有行业领袖,在营销策划上不足,没有明确的定位,没有得到有效的推广和传播。有机食品企业必须知道自己要卖什么。“有机”并不能让潜在消费者马上产生一种正面的思维,他们会认为是与化学品有关的事物,而“有机食品”也是很多销售人员不能圆满解答的一个词汇,因此单纯一个有机食品的概念并不能支持产品的价值

和属性,必须配合自身产品的产地、属性、特征、文化、种植方式、食用方式等进行挖掘,形成概念,要具有生动化、具体化、直接化的特点,以利于消费者的认识。如果哪家有机食品企业能够占有先机,提炼符合市场的产品卖点,必将走在其他企业的前面,成为行业标杆。

有机食品,谁是你的消费者?

这本身并不是一个复杂的问题,虽然简单,可这决定着有机食品企业的市场推广策略、产品定位、渠道选择等基本层面的问题。那究竟谁是有机食品的消费者呢?

稀缺资源的产品,消费人群普遍存在享受性、炫耀性消费的特征。有机食品作为具有一定稀缺性的产品,完全可以满足这些人群的需求,目标准确,才能击中要害,消费人群的确定,决定着有机食品企业的一系列营销措施。因此,把消费人群锁定在具有这些特征的人群中,必将是事半功倍的事情,特别是现在企业以消费者为中心的营销行为的确立,找到目标人群,其它问题的解决就容易多了。

当然,有机食品也不仅仅是以上这些人群,作为普通的消费者也是可以消费起有机食品的,比如有机蔬菜,附加值并没有高到普通消费者望而却步的程度。所以,有机食品企业要结合自己的产品特点,确定谁是你的消费者。

据目前的调研发现,消费有机食品的三大人群为:

有钱人:这是少数的精英群体,也是前期有机的主要开发对象。在目前安全问题日益突出的背景下,高端有钱人不仅仅需要消费高度差异的产品,也需要对自身的健康和心理进行有效的调节,以真正提高生活质量,实现身心的同步提升,他们对于有机产品的需求稳定且随着人群的扩大,消费的基数在快速提升; 送礼及特殊人群:这是具有较大差异的市场,类似医药保健品的领域,在现代社会如何送出具有差异和真实价值感的产品越来越难的格局下,送礼及特殊人群:主要包括渴望长寿怕死的老人、患有慢性病的群体、不断排毒减肥的女性、孕产妇、婴幼儿等群体,市场具有广泛的成长空间和基础,而有机产品,由于具有高度的天然性从而确保了高度的安全性,这对于很多为安全而困扰的群体来说,是优质的解决方案,也正因为如此,这类群体虽然不是每天使用的类别,但是人群的基数极其的庞大,是一个随时都可以爆发的群体;

向往品质生活的中层人群:这类人群,钱不一定很多,但是有着“让自己生活更美好”的意识,他们向往品质生活,对于如何体验品质生活是勇于花销的。这个群体也是现代中国成长速度最快的群体,他们的人群基数在以惊人的速度进行着增长。而同时,这个人群对于真正有钱人的推荐是极其信赖的,这是一个依靠高层人群影响就逐步渗透的群体,他们也是网络使用的主体。

在食品信任危机下,有机食品的市场在哪里?

现在国内层出不穷的毒奶粉、假大米和地沟油等问题,已经使国人对于食品安全产生了信任危机。这个时候,有机蔬菜、绿色食品等越发引人关注。为了吃到放心菜,同时回归大自然,越来越多的人选择有机食品。而大部分新进入的有机食品企业只是浅层次的认为这是一个有潜力的市场,而对于这个市场的消费者定位,产品的营销等等并没有突破,这也是这个行业到目前为止没有出现明星企业的原因。有机食品作为一种未来的消费趋势,在营销上该如何

应对,该如何进入发展的快车道,我们认为企业需要从根源上去寻找解决市场快速发展的方法。通过分析,我们觉得以下市场是有机食品的机会。

婴幼儿及产孕妇市场

毋庸置疑,这是有机食品的金矿市场,这些群体对食品的安全性要求很高,而且一般不会太看重价格,只要产品确实安全,富有营养,通过深度传播是能接受的,可惜的是目前国内鲜见有婴幼儿的有机食品,连小孩吃的有机蔬菜粉居然还要从法国进口,可见有机食品行业目前的市场意识还相当淡薄,继续加强,填补这巨大的市场空白,想见杭州当年的贝婴美,仅仅依靠几款含有双歧因子、DHA等稍微差异化的葡萄糖,作为主打产品,成为今日婴幼儿食品的龙头企业。因此,只要抓住机会,开发得当,有机食品企业在婴幼儿市场将有很大的市场份额可以占据。

中高端营养品市场

目前国内市场充斥着人工合成的维生素、矿物质营养品,国外研究机构研究表明,这些人工营养品长期服用会有致癌的危险。而作为有机食品作为最接近自然状态的生态食品,作为营养滋补品的深加工原料,是非常适合的,从中国传统的滋补膏剂,如目前流行的茯苓膏、凉茶,到现在的各种蛋白粉、豆奶粉、鸡精等都有开发的价值,满足国内中高端消费群和礼品市场的需求,例如对有机蓝莓的深度开发,满足都市群体用眼过度造成的疲劳和伤害,是非常有益处的。

奢侈品市场

现在国内奢侈品消费已经日趋明显,日本进口的越光大米,还不是有机的,价格卖到99元一斤,竟然出现卖断货的局面,因此对稀缺性、特殊性的有机食品而言,进入这一市场的空间也是非常大的,值得注意的是,有些有机企业正在这么做了,但是仅仅停留在包装形象方面,过度的包装不但违背有机生活的原则,而且在看管了的花花绿绿奢侈品的高端消费群来说,反而缺少特色和差异。但是对产品的独特的生长周期、生长环境、栽培方式,以及产品的文化和鲜明个性化、稀缺感的传奇故事和传播都缺乏,往往产生滞销的情况发生,因此根据自身的定位和差您特征,结合高端消费群的心理和食用方式,进行系统创新是亟待解决的问题。

礼品市场

有机食品作为高端礼品进行推广,是有机食品发展的一个必然趋势,中国人逢年过节都要买些水果、烟酒、滋补品送人,有机食品企业应该利用好这一社会文化习俗,对礼品市场做一次全面的升级,对原有的礼品进行替换,这样符合消费者的心理需求,要送就送好一点,有面子,有特色,只要控制好礼品的组合和价位,并给消费者明确送有机的核心理由,那么将会在许多区域市场流行开来,广东深圳一些公司已经开始拿整箱整箱的有机蔬菜瓜果拿去送客户了,只要找到自己产品与礼品消费的共同特征,加以引导,那么有机食品畅销指日可待。

面对巨大的潜在市场,作为有机生产和销售的经营者们,不能被有机本身的概念所催眠了,结合市场特征和目标消费群特征,开发适销对路的产品,通过品牌推广和多层次的营销创新,获得持续发展才是王道。

有机食品,营销给力点

形象是打开消费者心智的第一把锁。

对于有机食品来说,目前在形象上存在着形象陈旧,没有特点,文字说明简单,包装粗糟等情况,这与有机食品的产品属性并不匹配。这样的普遍形象根本无法体现有机食品的价值,我们知道一个产品的形象是包括两个部分的内容:一是实体的形象,是消费者第一眼能看到的;另一个是虚体的形象,是指包括产品概念在内的一种产品价值综合体现,更为重要的是

你的产品包装能否体现你的产品价值,能不能在消费者看到的第一时间留下印象,记住你的产品。

产品的形象不仅仅是包装设计,更宽泛的讲还包括产品的宣传品、产品手册、终端的销售说辞等等一切能够传递出产品信息的元素。产品的形象与产品的价值是密切相关的,如果你的产品形象不能满足消费者对高档产品或者说稀缺产品的一种盲目的尊崇,你就不可能打动消费者从钱夹内掏出钱来。所以说产品的形象是打开消费者心智的第一把锁。

单一产品,一个巴掌拍不响。

单一产品无论是从企业的传播上还是产品在终端的表现上,都会让人觉得选择的余地较少,同时,从竞争的角度来说,单一的产品结构容易被竞争对手模仿,也容易被竞争对手打击,在自己的产品受到市场的冲击时,根本无法建立有效的竞争壁垒。

单一产品的局限性非常明显,要改变这种单一的产品结构,企业就需要在产品的开发上进行大力度的投入,进行产品线的规划,形成多层面,多角度的产品结构,这样不但企业自身的发展能够有腾挪的余地,也为市场竞争的出现贮备了足够的产品应对,所谓兵来将挡,水来土淹,就是这个道理,每个产品都有它的作用,无论是市场竞争的角度还是企业自身发展的角度。

我们也看到很多企业的产品没有明确的产品定位,包括这些产品在终端的展示都有些杂乱。因此,我们认为企业在条件相对成熟的情况下,一定要进行产品线规划,哪些产品是走量的,哪些产品的要利润的,哪些产品是狙击竞争对手的,要分清楚产品的主次,完善产品的结构,要知道,一个巴掌是拍不响的,一个产品的市场经营是危险的。

渠道创新,走出传统模式。

目前市场上的大部分有机食品企业,都是采取普通的食品渠道进行销售,也有采取专柜、专卖店等方式进行销售的。这些渠道的竞争越来越激烈,能不能在这些渠道里“玩出花儿来”,就要看企业对这些渠道的整合或者是掌控能力了

无论有机食品未来渠道如何变换,唯一不可能变的可能就是提高服务、加强体验,促使消费者能够深度的接触有机食品,了解有机食品,信任有机食品。走出传统模式,开创新的渠道可能是未来发展的重要的方向。

有机食品企业要想获得更加持久的发展,在行业没有进入高速发展的时候就要锻炼自己的内功,包括从产品的开发、渠道的选择、人员的管理等方面着手进行,当有一天机会来了,你才可能赢得市场。

在目前虽然有机行业的发展速度和规模都还有限,但是由于高利润的差异,短期内介入到有机行业的企业会增多,将会在未来的几年中形成竞争的格局,而这时最容易出现的就是有机产品品质的降低,以转换期产品冒充有机产品,一旦失去了对消费者的诚信,将有可能成为没落行业。中国的保健品行业和乳业,都经历过如此的浩劫,这对已经进入有机产业和即将进入有机产业的企业来说,是要值得关注的事情。从现在建立品质控制和消费者信任的基础,未来才会在不正当竞争中获得生存和发展的机遇

第四篇:城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展

城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展

(一)1.概况

目前我国城市生活有机垃圾的处理问题仍然是一项技术难题,进行好氧堆肥的运行成本高,而且肥料质量难以保证;进行填埋会产生大量的渗沥液及恶臭问题。而在欧洲,通常是采用厌氧消化技术处理有机垃圾的。有机垃圾固含率在30%~40%,含有溶解性物质(如糖、淀粉、氨基酸等有机酸)、纤维素。脂肪、蛋白质等物质,因此可以采用生化方法进行降解。厌氧反应是指在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下,微生物将有机物转化为甲烷、二氧化碳、无机营养物质和腐殖质的过程。厌氧生物处理的优点主要有:工艺稳定、运行简单、减少剩余污泥处置费用,具有生态和经济上的优点。在废水处理中,厌氧消化具有悠久的历史,目前应用最广泛的升流式厌氧污泥床(UASB),占67%左右,并子已开发了第二代高效厌氧处理系统,如厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)工艺。而在有机垃圾处理中,厌氧消化的发展是从20世纪70年代能源危机开始的,特别是近20年发展速度很快。最近研究表明,在过去9年中,采用厌氧消化技术来处理城市团体垃圾的处理厂增加了750%。德国、瑞士、丹麦等西欧国家处于技术领先地位,并已经将此项技术成功地市场化,出现了像德国的Haase工程公司、瑞士Kompogas公司、比利时Organic Waste Systems公司等著名的工程公司。据统计,在德国大约有520座厌氧消化反应器,其中用于城市垃圾处理的大约有49座。相比较而言,美国、加拿大在制定基本政策制度以促进厌氧消化市场化方面还有较大差距。厌氧反应器组成:密闭反应器、搅拌系统、加热系统和固液气三相分离系统。按照厌氧反应器的操作条件如进料的固含率、运行温度等可分类以下:

1.1按照固含率可分为湿式、干式

湿式:垃圾固含率10%~15%。

干式:垃圾固含率20%~40%。

湿式单级发酵系统与在废水处理中应用了几十年的污泥厌氧稳定化处理技术相似,但是在实际设计中有很多问题需要考虑:特别是对于机械分选的城市生活垃圾,分选去除粗糙的硬垃圾、将垃圾调成充分连续的浆状的预处理过程非常复杂,为达到既去除杂质,又保证有机垃圾进入正常地处理,需要采用过滤、粉碎、筛分等复杂的处理单元(Farneti,1999)。这些预处理过程会导致15%~25%的挥发性固体损失。

浆状垃圾并不能保持均匀的连续性,因为在消化过程中重物质沉降,轻物质形成浮渣层,导致在反应器中形成了三种明显不同密度的物质层。重物质在反应器底部聚集可能破坏搅拌器,因此必须通过特殊设计的水力旋流分离器或者粉碎机去除。干式发酵系统的难点在于:其一,生物反应在高固含率条件下进行;其二,输送、搅拌固体流。但是在法国、德国已经证明对于机械分选的城市生活有机垃圾的发酵采用干式系统是可靠的。Dranco工艺中,消化的垃圾从反应器底部回流至顶部。垃圾固含率范围20%~50%。Kompogas工艺的工作方式相似,只是采用水平式圆柱形反应器,内部通过缓慢转动的桨板使垃圾均质化,系统需要将垃圾固含率调到大约23%。而Valorga工艺显著不同,同为在圆柱形反应器中水平塞式流是循环的,垃圾搅拌是通过底部高压生物气的射流而实现的(Frrteau de Laclos et al)。Valorg工艺优点是不需要用消化后的垃圾

来稀释新鲜垃圾,缺点是气体喷嘴容易堵塞,维护比较困难。Valorga工艺产生的水回流使反应器内保持30%的固含率,且艺能单独处理湿垃圾,因为在固含率20%以下时重物质在反应器内发生沉降。

1.2按照阶段数可分为单级、多级。

目前,工业上一般用单级系统,因为设计简单、一般不会发生技术故障。并且对于大部分有机垃圾而言,只要设计合理、操作适当,单级系统具有与多级系统相同的效能。

1.3按照进料方式分为序批式、连续式。

序批式:消化罐进料、接种后密闭直至完全降解。之后,消化罐清空,并进行下一批进料。连续式:消化罐连续进料,完全分解的物质连续从消化罐底部取出。

不同类型的厌氧反应器在市场中占的份额也不同:中温消化、高温消化都是可行的技术,实际运行的处理厂,中温消化占62%;湿式、干式系统各占一半;而单级消化、两相消化的比重相差大,其中两相消化占10.6%(DeBaere,1999比利时有机垃圾系统公司(Organnic Waste Systems N.V)。

考虑到工业化的处理厂处理量大多为2500t/a•(吨/年,下同)以上,所以下面主要对大型有机垃圾处理厂的厌氧消化工艺进行分类介绍。

2.工艺及实例

2.1湿式连续单级发醉系统

2.1.1 JVV oy工艺-德国Bottrop处理厂

Ecotech公司在德国柏林建造了处理量30,000t/a的有机垃圾处理厂。工流程图图2。分类收集的垃圾经过预粉碎阶段和磁选后,进人滚筒筛,分选出有机垃圾与可燃垃圾。可燃垃圾进入流化床焚烧炉,剩余的有机垃圾进入垃圾池,再加水调节固含率至15%。分离出惰性杂质后,通过泵将垃圾输送到厌氧消化器。

系统包含两个平行生产线。厌氧消化温度为35℃,固体停留时间15-20d。(此工艺也可以在55℃进行高温消化)。单个消化器容积可达5000m3。反应物质通过生物气混和搅拌。有机物质经发醉后,再进行巴斯德消毒(70℃,30min)就得到了卫生的肥料。

2.1.2 BTA工艺-德国Bavaria处理厂

BTA工艺是由造纸技术发展而来,能处理城市生活有机垃圾、有机商业垃圾(如食品业等)和农业垃圾,是一种成熟工艺,包括单级和多级工艺。

在德国、澳大利亚大约有10个处理量在2000t/a以上的采用BTA技术的单级发酵垃圾处理厂正在运行。如德国Bavaria处理厂,处理能力15000t/a。

2.2湿式连续多级发醉系统

多级工艺原理:按照消化过若翰勺规律,有机垃圾分别在不同的反应器内进行酸化水解、产甲烷。首先将垃圾通过固液

分离机分为固体和液体,液体部分直接进人产甲烷阶段反应器进行消化1-2d;固体部分进人水解池,2-4d以后垃圾再经过分离,再使液体进入产甲烷阶段反应器。经过消化,大约60%-70%的有机物质转化为生物气。

2.2.1 BTA工艺-丹麦Helsingor BTA/carlbro处理厂

丹麦Helsipgor BTA/carl bro处理厂即采用此项工艺,本厂建于1993年,处理分类收集的生活垃圾,处理量 20,000t/a。分类收集的垃圾先送到垃圾仓,再经过破袋、破碎、打浆、巴斯德消毒。这样,垃圾分为液体、固体部分:液体进入消化罐;而固体进入水解池,在水解池中固体分解为有机酸,池内的液体再送入消化罐。

Helsingor垃圾处理厂每年产生大约300万m3生物气,用于热电联产。垃圾处理厂配有换热器,可以用厌氧过程中产生的沼气来在预处理阶段加热垃圾。

2.2.2 TBW Biocomp工艺-德国Thronhofen处理厂

Thronhofen垃圾处理厂从1996年开始运营,处理能力13,000t/a,处理分类收集的有机垃圾和农业中的液态垃圾。Biocmp工艺是堆肥、发酵的结合。垃圾先经过滚动筛,分离出粗垃圾去堆肥,细垃圾去消化罐。再用手选来去除无机物,用磁选去除废铁。细的有机物质经过破碎机破碎后,加水稀释,使固含率为10%。接着混合物送到贮存池,中温(35℃)反应池(采用桨板搅拌。停留时间14d)。从一级消化池底部取出的活性污泥送入二级上向流高温(55℃)消化池,水力停留时间14d。经过高温消化后,大约60%的有机物质转化为生物气。

2.3干式单级发醉系统

2.3.1 Biocel工艺-荷兰Ielystad处理厂

Biocel工艺是中温干式序批式有机垃圾厌氧消化技术,处于发展阶段。

荷兰 lelystad处理厂,处理量50000t/a,反应器内垃圾固含率30%-40%,消化温度35-40℃,固体停留时间最少10d。

2.3.2 Dranco工艺-比利时Brecht处理厂

Dranco(Dry Anaerobic Composting)工艺是比利时有机垃圾系统公司(Organic Waste Systems)开发的,是一项成熟工艺。工艺的主要单元是单级高温反应器,负荷l0kgCOD/(m3d),温度50-5890,停留时间为20d(15-30d),生物气产量100-200m3/t垃圾,发电量170-350kwh/t垃圾。进料的固体浓度在15%-40%范围内。有机垃圾系统公司已开发出Dranco-Sep工艺,可在固含率5%-20%范围内操作。

欧洲现在至少有4座Dranco工艺大型垃圾处理厂,处理能力为11,000t/a到35,000t/a。在比利时北部Brecht的处理厂采用的就是本工艺,处理能力12,000t/a。有机垃圾先经过手工分选、切碎,筛分以去除大颗粒,用磁选分离金属物质,加水混和,接着送入808m3的消化器中。消化器的新鲜物料投配率为5%。消化液经过好氧塘处理之后,排放到当地污水处理厂。消化后的垃圾利用脱水机脱水至固含率55%,而经过好氧稳定两周,即可得到卫生、稳定化的肥料。

2.3.3瑞士Kompogas工艺

本工艺是干式、高温厌氧消化技术,由瑞士Kom-pogas AG公司开发,处于发展阶段。目前,在瑞士、日本等国家建立

大约18个垃圾处理厂,其中年处理量10,000t/a以上的有12个。

有机垃圾首先经过预处理达到以下要求:固含率(DS)30%-45%,挥发性固体含量(VS)55%-75%(of DS)。粒径<40mm,pH4.5-7,凯氏氮<4g/kg,C/N>18。然后进入水平的厌氧反应器进行高温消化。消化后的产物含水率高,首先进行脱水,压缩饼送到堆肥阶段进行好氧稳定化,脱出的水用于加湿进料或作为液态肥料。产生的生物气效益:10,000吨有机垃圾可产生118万Nm3 KOMPO-GAS气体,其中蕴含的总能量为684万kwh,相当于71万升柴油,可供车辆行驶1000万km。

2.3.4法国Valorga工艺

本工艺是由法国Steinmueller Valorga Sarl公司开发,采用垂直的圆柱形消化器,是一项成熟工艺。反应器内垃圾固含率25%-35%,停留时间14-28d,产气量80-180Nm3/t。消化后的固体稳定化需要进行14d的好氧堆肥。

目前已建成的处理厂有:法国Amiens处理厂(处理能力:85,000t/a);德国Engelskirchen处理厂(处理能力:35,000t/a)、Freiberg处理厂(处理能力:36,000t/a);比利时Mons处理厂(处理能力:58,700t/a);瑞士Geneva处理厂(处理能力:10,000t/a);西班牙CadiZ处理厂(处理能力:210,000t/a)等。

2.4其他新工艺

目前美国、德国等国家正在积极地进行城市生活有机垃圾的厌氧消化技术研究,其内容主要包括以下工艺:●序批式厌氧堆肥工艺(SEBAC,orLeach-BedProcess)(美国)

●干式厌氧消化+好氧堆肥(美国)

●半干式厌氧消化+好氧堆肥(意大利)

●渗沥液床两相厌氧消化(英国)

●两相厌氧消化(德国)

●有机垃圾处理工艺(Biowaste Process)(丹麦)

●干式厌氧消化+好氧堆肥(美国)

●厌氧固体消化器(APS-Digester)(美国)

可以预见将来厌氧消化技术会取得飞跃的发展,在工程中的应用也会越来越广泛。

3结论

目前,厌氧消化技术在世界各地广泛应用,大部分处理城市生活有机垃圾的厂处理量在2500t/a以上。而在我国尚无采用这样的大型处理厂,可能是因为厌氧消化的投资成本比好氧堆肥要高,一般多1.2-1.5倍。但考虑到有机垃圾厌氧消化处理的良好经济效益(生物气用来发电或供热以及优质卫生的肥料),每吨垃圾的处理费用与传统的好氧堆肥相当(JMa-ta-Alvarez et al,1999)。并且厌氧消化具有良好的环境效益:与好氧堆肥相比占地少,大大减少了温室气体(CO2、CH4)、臭气的排放等。从生命周期观点看,厌氧消化比其他的处理方式更经济。因此,在我国厌氧消化工艺是一项具有很有前景的有机垃圾处理技术。

第五篇:酶在有机合成中的应用进展汇总

酶在有机合成中的应用进展

许广帅

(化工学院 化工一班)

摘要:由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应,因此,长期以来,形成 了一个概念:酶反应需在水溶液中进行。尽量避免使用有机溶剂。随着酶学研究的进展。经 过近十年的大量研究,人们发现。只要条件合适,酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用,随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会,引起了与会科学工作者扳太的兴趣。近年来。有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。由于酶催化反应具有高度的专一性,使得 这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。

关键词:酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应

Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution.Try to avoid using organic solvent.With the progress of the enzymology.After nearly 10 years of research, people found.As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction.In 1985 European biotechnology federation held a “the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized” seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too.In recent years.A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction.Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential.Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction 1 前言

酶除作用于天然底物外,还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化,从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。通过酶催化可以完成各种各样的化学反应,如:氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链 切除、缩合以及卤代等反应。由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件 温和、反应速度快等优点,因此形成了生物学与化学边缘领域中十分引人注意的,研究非常活跃的重要课题,并已出现许多科研成果。实际上,酶催化已经应用于制药、精细化工、食品添加剂以及日用化合物等的合成。酶在有机合成中的应用

多肽合成、脂类合成、抗生素的修饰、有机酸、光学活性氨基酸的制备、日用化合物生产。

2.1卤过氧化物酶

2.1.1卤化反应

氯是目前地球上含量最多的卤素,其次是溴和碘。卤素被有机体用来产生卤素代谢产物,从哺乳动物体内的甲状腺激素到某些植物产生的有毒的氟化脂肪酸。藻类,特别是海藻是目前最丰富的卤素代谢产物的来源1221。海藻在卤过氧化物酶的帮助下合成了卤化合物。这些化合物包括吲哚、萜、酚类、挥发性的卤代烃等。卤化酶所产代谢物大都具有生物学的抗真菌、抗细菌、抗病毒和抗炎的活性,例如卤代的吲哚,具有抗炎和抗癌的活性。卤化反应可以被亚铁血红素卤过氧化物酶以及钒卤过氧化物酶和细菌卤过氧化物酶所催化。早在1961 年,Hager等∞l就报道了CPO能和B一酮酸发生卤化反应。卤化作用的代表是氯过氧化物酶催化的卡尔里霉素的生物合成1241。近年来,由于具有可以卤化一系列有机化合物的力,卤过氧化物酶引起了商业和药学界的浓厚兴趣。由卤过氧化物酶催化的卤化反应缺乏立体特异性,这与无酶卤化反应是一致的,具体的细节仍有争论闭,但某些糖烯的区域选择性溴化反应例外倒。糖烯在氯过氧化物酶、HX(卤化氢)和H:O:存在下反应生成相应的2一脱氧一2一溴糖,且具有高的区域和立体选择性。该化合物是非常有用的生物活性糖类和合成纤维,此方法对于卤代糖类的合成是一种新的方法。2.1.2氧化反应

炔在各种化合物的合成中是一个非常重要的中间体。已经研究了很多炔上三键的氧化反应。然而,对于氧化炔丙基的例子并不多。手性丙炔醇是对应选择性合成复杂分子(特别是生物学活性物质)的重要标准部件。Hager等[271报道了CPO在H20:或TBHP(叔丁基氢过氧化物)的存在下,催化氧化2一炔到醛的反应。从炔到醛的炔丙基氧化过程中,不对称的炔丙醇作为一个中间体。在H:0:和CPO的水溶液中,醇完全、快速地转化成了醛(92%~95%)。在己烷(或乙酸乙酯)和缓冲溶液(pH=5.0)的两相体系里,CPO可以催化一系列伯醇生成相应的醛阎。CPO也可以不对称地催化前手性的l,3一环己二烯,反应有高的对应选择性,且有很高的产率。2.1.3环氧化作用

环氧化合物是非常重要的有机合成中间体。通过官能团转化反应,可以从环氧化合物制备一系列不同结构的手性化合物。目前,工业应用的烯烃环氧化合成环氧化合物的方法主要有氯醇法和Halcon法。在氯醇法中,合成反应会产生大 量含CaCl:及各种有机氯化物的废水,造成严重的环境污染,而且设备腐蚀严重;Halcon法工艺流程太长,投资大,对原料质量要求较高,操作条件严格,且联产品多,故这两种生产方法均不能满足可持续发展的要求。随着人们对环保的日益重视及对环氧化产品需求的不断增加,发展工艺简单、污染小的绿色环氧化合物合成新工艺显得更为迫切1291。应用于烯烃环氧化的酶主要有氯过氧化物酶(chloroperoxidase)和单加氧酶(monooxygenase)。自从发现CPO能作为一种环氧化反应的催化剂以来,这个反应的选择性和产率一直是人们关注的问题。研究发现,CPO能催化各种烯烃的不对称环氧化,且有很高的产率和对映选择率。另外,CPO还可以催化茚,经过茚二醇中间体。直接衍生出手性环氧化物[30l]。

总结:卤过氧化物酶能催化多种反应,且催化的多数反应以立体特异性的方式实现。此外,催化反应条件温和,无环境污染,应用前景广阔。但是,当H20:氧化剂浓度高时,容易失活;且大多底物水溶性差。近年来,已经开发了一些方法来改善这些不利因素,例如:C矿、M矿等多种离子可以提高无辅基卤过氧化物酶的稳定性、耐热性和耐有机溶剂的能力例;利用抗氧化剂来提高氯过氧化物酶的操作稳定性I拥。因此,对卤过氧化物酶进行修饰、改进将是今后发展的重要方向。随着研究的不断深入,相信在不久的将来,卤过氧化物酶必将成为现代合成化学和医药工业中重要的手性催化剂。

2.2氰基水解酶

2.2.1氰基水解酶简介

早在三十年代,为了 解释一些化学合成的氰基衍生物对植物生长的 促进作用,就有人提出 某些植物器官能将氰化物转化成酸。哈佛 大学的 Thimann和 Mahadeven认为这是一个酶促反应,并于1964年从大麦叶子中正式分离到这个酶,定名为氰基水解酶。目前的研究表明,腈化物的酶水解通过两种途径: 一是通过氰基水解酶将氰基直接转化成羧酸,二是先通过氰基水合酶;将氰基转化成酰胺,再通过酰胺酶的作用转化成羧酸。通常所说的广义的氰基水解酶即包括这两种途径所涉及的三种酶。本文除特别指出外,均指广义的氰基水解酶。2.2.2氰基水解酶在有机合成中的应用

在有机合成中,常常需要水解氰基时不伤害其它可水解基团,如酰基、缩醛、醚键等。Faber小组在对固定化酶SP409的研究中发现,这种复合酶对乙酯,磷酸酯类底物显示出了化学选择性,而对甲酯及酰基取代的底物则不具有选择性(Figure4),酯键也水解了,这可能是由于SP409不纯,含有能使甲酯和乙酰基水解的酯酶。

氰基水解酶的工业应用氰基水解酶的温和高效特点使之在工业生产上有很重要的应用价值。当今最主要的工程应用是日本Nitto公司的丙烯酰胺工程(Figure20),年产已达30000吨。在这项工程中,酶催化与传统的酸水解相比具有绝对优势,不仅能有效地将反应中止在第一步,不致生成丙烯酸,而且产率可达100% ,远远高于传统酸水解的65%,同时可以避免在中和强酸时生成的副产物硫酸铵。

2.3微生物环氧化合物水解酶

2.3.1催化机理

环氧化合物水解酶是一种a/B-折叠型水解酶,遵循两步催化机理:(1)酶的天冬氨酸残基亲核进攻环氧乙烷中的一个碳原子,形成一个共价结合的酯中间体;(2)在酶的作用下,一个水分子被激活,将酯中间体水解成产物。Rink等的研究发现,细菌A.radiobacter幻妇灯环氧化合物水解酶的Aspl07(亲核进攻作用)、Asp246(辅助组氨酸残基发挥作用)和His275(活化水分子)3个氨基酸残基组成了该酶三位一体的催化功能。2.3.2有机合成上的应用

随着被发现的微生物环氧化合物水解酶种类的增多,其应用方面的研究也不断深入。许多实验研究已经扩大到生物反应器中,光学活性环氧化合物的制备规模已经达到几十克的水平。在这些拆分反应中,不仅使用了生物反应器,而且采用了高底物浓度、两相体系,甚至用自来水代替缓冲液等多种新的方法,展现了良好的应用前景。WeUem等““报道了在水一有机溶剂两相体系中,利用酵母细胞硒。出n ck咖“出环氧化合物水解酶进行了大规模的拆分反应,获得了高浓度(0.9ml,L)、高光学纯度(98%ee)的(s)一1,2一环氧己烷(6.5g,30%收率)。在级联的中空纤维膜生物反应器中进行连续转化时,比产率为3.8g/L/H,运行12d,获得了38g高光学纯度(98%ee))的-1,2-环氧已烷。

在药物合成方面,利用环氧化合物水解酶制备光学活性的环氧化合物,解决了许多重要的生物活性物质合成途径上的限制性环节。Faber等“23利用冷冻干燥细胞对底物进行不对称水解开环,得到了一种合成松树甲虫信息素的重要中间体——(s)-Frontalin。Furstoss的研究小组利用黑曲霉选择性水解环氧苎烯底物,获得了光学纯的6,7-双羟基香叶醇和(4s,8s)-防风根醇,后者是护肤品、洗涤剂和多种软膏的重要成分。在拆分(±)一a一甲基-异丁基苯基环氧乙烷的反应中,他们还采用了化学.酶法。首先通过黑曲霉催化的不对称水解获得r s-构型环氧化合物,然后将生成的R-二醇采用化学的方法环化为消旋的环氧化合物继续进行拆分。(s)-a-甲基一异丁基苯基环氧乙烷在开环后可以转化成重要的生物活性药物——s-布洛酚。同时,他们利用该环氧化合物水解酶拆分330moL/L的对-硝基苯基环氧乙烷(54g/L),经过6h的水解反应得到了光学纯度高达99%的S-构型环氧化合物,然后在酸性条件下对产物进行水解及重结晶获得了光学纯度为98%的R-二醇,最后加氨合成了肛阻断剂类手性药物尼芬尔醇。这种化学酶法在拆分外消旋环氧底物获得光学活性环氧中间体以制备药物(R)-3,5-二羟-3-甲基戊酸内酯的合成中得到了应用。此外,Furstoss等还报道了利用两种选择性互补的微生物A.niger和S.tuberosum环氧化合物水解酶,共同催化对-氯苯基环氧乙烷的不对称水解反应,得到了神经保护药物Eliprodil的关键性手性合成子——光学活性的R-二醇,其对映体过剩值高达96%,转化率达93%。利用真菌S.tuberosum环氧化台物水解酶水解茚环类环氧化台物,他们还获得了抗爱滋病药物齐夫尔定(Indina-vir)的重要前体物质:光学纯度为98%的(1R,2S)——环氧化合物(收率20%)和光学纯度为69%的(1R,2R)——二醇(收率48%)。

生物酶在有机合成中的应用是20世纪80年代发展起来的生化技术。由于它有许多优点,如反应条件温和(常温、近中温),具有高度的区域选择性、立体选择性和对映体选择性,可避免敏感官能团发生变化,可产生许多光化学活性物质,尚可完成一些用传统的化学反应;另外还有产品纯、无三废、无环境污染等优点,因此越来越受到有机化学研究者的青睐,实验表明在有机溶剂中进行酶催化反应具有以下优点:增加非极性底物的浓度,很多不溶于水或在水中不稳定的产物能在有机溶剂中用酶来催化生成;有机溶剂能保护酶免受有毒反应物和反应条件的损坏,提高酶的耐温性等。酶催化反应的类型包括氧化还原、酶合成、酯交换、脱氧、酰胺化、甲基化、羟化、磷酸化、脱氨、异构化、环氧化、开环聚合、侧链切除、聚合及卤代等。

酶在有机合成中的应用以逐渐被人们所认识,并且近年来已取得了较大进展,利用酶催化的不对称可以合成许多手性分子,随着酶技术的发展,已经克服了酶催化反应中存在的一些问题(如:对有机介质的敏感性、对底物变化的适应性以及醇的不稳定性等)。近年来有关酶技术的进展主要体现在以下几个方面:

(1)固定化酶:将酶固定在固定支持物上,或通过酶分子之间的交联而得以固定,通过固定后可以更方便、更有效地利用酶,提高酶催化作用的效率;

(2)酶在低水有机介质中催化反应:多数酶是在水溶液中催化化学反应的,近年来酶低水介质中催化有机反应取得了明显的进展,从而拓宽了酶应用的领域,到了酶反应只能在水溶液中进行的传统观念;

(3)抗体酶:抗体酶是近年来才出现的新概念,是专一作用于抗原分子的有催化活性的、有特殊生物学功能的蛋白质。抗体酶兼备免疫反应的专一性和酶催化反应的活性,因此有可能通过人工制备来获取高选择性的催化剂以应用于化学、生物和医药学;

(4)模拟酶:通过人工合成制备模拟酶的识别和催化性能的分子,已经越来越引起化学家的注意。合成酶也能像天然酶一样加速某些化学反应,并显示出较强的立体选择性。虽然合成酶的研究刚刚起步,但已显示出了巨大的诱惑力;

(5)Ribozyme:Ribozyme的功能主要是切断RNA,有阻断基因表达和产生抗病毒作用的应用前景,其底物都是RNA分子。

参考文献:

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边侠玲 《安徽化工》 《卤过氧化物酶在有机合成中的应用研究进展》第36卷,第4期

沈鸿雁,田佳珍,叶蕴华《非水介质中酶催化研究新进展》,2003,23(3); 王乃兴,刘薇,王林《酶催化反应研究进展》,2004,2(2)

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