第一篇:有機分析進展
有機分析最新進展
[watermark]有 機 分 析 進 展(湖南衡陽 421001)內容摘要:有機分析是人們認識有機世界的一個必要的手段,有機分析自建立以來以其重要性廣泛應用于各個研究領域。特別是儀器分析方法的發(fā)展和應用,使有機分析獲得了前所未有的發(fā)展,隨著各種分析技術水平的發(fā)展和計算機聯用技術的發(fā)展,有機分析的應用領域將會更加拓展,為人類更好的生存提供了一個技術手段。關鍵詞: 有機分析、化學分析、分離 1.1有機分析概述
有機分析是研究有機分析化合物分離,鑒定,含量的測定和分子結構分析方法的一門科學,是分析化學和有機化學的一個分支。既然是一門交叉學科,它就俱備了交叉學科的所有特點,它的發(fā)展與有機化學和分析都是息息相關的。
有機分析是有機化學與分析化學的交叉學科,是有機化學與分析化學之間的橋梁。所以,有機化學的發(fā)展和需求將促進有機學科的發(fā)展;分析化學的研究與發(fā)展也必然對該學科產生重要的影響?,F代有機分析學科的發(fā)展主要受到分析化學儀器化的影響,且生命科學對分析化學的巨大影響必然也會影響到有機分析的發(fā)展。作為交叉學科,有機分析的范圍非常廣,但它的特點,或者核心內容,應該包括有機化學中的分析化學元素和分析化學中的有機化學元素。
有機分析大多是指利用來研究有機化合物實驗時所用到的實驗方法。常用到的實驗方法包含有機化合物的純化、分離以及化合物結構鑒定。在有機化合物的純化、分離的實驗方法為色層分析方法,色層分析包含薄層色層分析、管柱色層分析、高效能液相層析等等?;衔锝Y構鑑定包括紫外光-可見光吸收光譜、質譜、紅外光譜及核磁共振光譜等等??偠灾?,有機分析是指應用儀器分析方法來研究有機化學。
有機分析化學隨有機所的建立而起步,與有機合成同步發(fā)展,有機所在國內率先建立和應用有機元素微量分析、紅外光譜分析、核磁共振分析和質譜分析激光拉曼光譜等技術,為有機所出成果服務、為社會的樣品測試服務,成績顯著,貢獻突出。
但化學方法在工廠、實驗室使用的使用還是很廣泛的,其主要自用是對有機化合物的鑒定,原料、中間體及產品主要成分的測定等,但這些工作往往是與儀器分析法相結合來進行了的。因此有系統鑒定有機化合物仍然是需要的,特別在鑒定各種未知有機化合物樣品時,它可以告知人們該如何著手分析:檢測其是純物質還是混合物,或是少量雜質的化合物;測定它們的各種物理常數;它們是由哪些元素所組成的;它們在各種溶劑中的溶解性等。這些都是在進行儀器分析前必須要做的初步試驗。在采用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜和質譜來測定樣品的結構時,樣品必須是純樣,這就有一個對樣品進行了分離提純的問題。對一個化合物要得到滿意的測定結果,有時往往必須有綜合應用各種分析方法。所以,雖然今天儀器的發(fā)展使得儀器分析方法在有機分析中的地位十分突出,但化學分析方法仍然以其優(yōu)勢存在于有機分析領域,而且還在不斷的發(fā)展。
有機分析的任務就是對有機化合物進行了定性和定量分析。有機定性分析是研究有機混合物的分離和鑒定。它對現代自然科學的發(fā)展和國民經濟建設均起著重要作用。有機定量分析常用的是有機官能團定量分析,它是定量測定有機化合物的重要手段之一,廣泛應用于有機合成產品和有機天然產品生產中的原料和中間產物的控制分析以及商品、成品的質量分析。并且在有機化學反應機理的研究和有機化合物的結構剖析中,也是不可缺少的手段。近年來,隨著波譜技術的迅速發(fā)展,顯著地擴大了有機分析的應用范疇,改變了經典的有機分析方法。
2、有機分析的進展
有機分析是有機化學與分析化學的交叉學科,是跨有機化學與分析化學之間的橋梁。因此有機化學的發(fā)展和需求將促進有機分析學科的發(fā)展;分析化學的研究與發(fā)展也必然對該學科產生重要的影響。同時有機分析的發(fā)展也為這些學科的發(fā)展帶來了新的動力,更加促進了這些學科的發(fā)展,為人類認識有機世界,改造這個世界,提供了強有力的手段,使之更適應于人類的生存與發(fā)展。
從有機化學及其相關科學的發(fā)展歷史可以看出,在這些學科的興起和發(fā)展過中,有機分析起到了相當重要的作用。并且這些學科的發(fā)展必然了推動了有機分析的發(fā)展 2.1 有機分析的建立與變革 19世紀上半葉,由蓋?呂薩克(J?Gay Lussac,17781850)柏爾蔡留斯(J?J?Berzelius,1779~1848),李比希(J?Liebig,1803~1873)和杜馬(J.B Dumas,1800~1884)等先驅者創(chuàng)建了有機元素定量分析方法以后,有機化學才正式成為一門新的科學興起來;當20世紀10年代普瑞洛(F.Pregl,1869~1930)創(chuàng)立有機微量分析方法以后,對于一些含量極微的甾族激素等天然有機化合物的研究才成為可能;蛋白質是生命的起源,關于蛋白質化學的研究早已為世人所重視,也只是在20世紀50年代馬丁和辛吉首創(chuàng)紙色譜和氣相色譜等方法,為分析氨基酸和蛋白質結構提供了有力的工具以后,才使蛋白質化學有了新的突破,能夠大踏步前進。分析儀器的發(fā)展日新月異,更推動了有機分析和有機化學的進一步發(fā)展。近代有機分析以其高靈敏度的、選擇的技術已對環(huán)境保護、工業(yè)生產、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境等領域質量控制體系做出了巨大的貢獻。
有機分析是分析化學重要組成部分。它伴隨分析化學學科的發(fā)展經歷了三次重大變革:第一次變革是隨著分析化學基礎理論,特別是物理化學的基本概念(如溶液理論)的發(fā)展,使分析化學從一種技術演變成為一門科學;第二次變革是由于物理學和電子學的發(fā)展,改變了經典的以化學分析為主的局面,使儀器分析獲得蓬勃發(fā)展;目前,分析化學正處在第三次變革時期,生命科學、環(huán)境科學、新材料科學發(fā)展的要求,生物學、信息科學,計算機技術的引入,使分析化學進入了一個嶄新的境界。第三次變革的基本特點:從采用的手段看,是在綜合光、電、熱、聲和磁等現象的基礎上進一步采用數學、計算機科學及生物學等學科新成就對物質進行縱深分析的科學;從解決的任務看,現代分析化學已發(fā)展成為獲取形形色色物質盡可能全面的信息、進一步認識自然、改造自然的科學?,F代分析化學的任務已不只限于測定物質的組成及含量,而是要對物質的形態(tài)(氧化-還原態(tài)、絡合態(tài)、結晶態(tài))、結構(空間分布)、微區(qū)、薄層及化學和生物活性等作出瞬時追蹤、無損和在線監(jiān)測等分析及過程控制。隨著計算機科學及儀器自動化的飛速發(fā)展,分析化學家也不能只滿足于分析數據的提供,而是要和其它學科的科學家相結合,逐步成為生產和科學研究中實際問題的解決者。近些年來,在全世界科學界和分析化學界開展了“化學正走出分析化學”、“分析物理”、“分析科學”等熱烈議論,反映了這次變革的深刻程
從現今有機化學的發(fā)展來看,主要是新的分析儀器的應用,以及與計算機聯用技術的發(fā)展,使的分析樣品量日趨微量、分析速度日趨迅速、分析的準確性和精確性也日益增加。2.2化學分析法在有機分析中仍然占據一定的地位并也取得了一些進展
在前面我們提到由于新的化學分析儀器的發(fā)明與應用使得儀器分析方法在有機分析發(fā)展的過程中占據了越來越最要的作用,但這并不能說明化學分析方法從此就退出了有機分析這一舞臺,相反化學分方法以其悠久的歷史和成熟的技術仍然在許多領域有著重要的應用。這里我們就來詳細地講一講化學分析方法這些年來取得的一些進展和成就。
化學分析方法的原理 是通過化學的分子識別,再將這種相互作用轉變成物理的可視信號?;瘜W分析方法的發(fā)展包括新型分析試劑、拮抗劑、螯合劑、熒光顯色劑以及超分子受體。分析化學中,靈敏度、選擇性、準確性和精度都至關重要,其中,以以高選擇性尤為重要。高選擇性的試劑可以降低對分離的要求,而高選擇性的化學基礎是分子識別。過去30年中,以堿金屬離子、無機離子、有機離子、中性分子為識別對象的分子識別試劑不斷出現,但是對具有復雜形狀的多原子、離子、分子的識別試劑還很少。近年來,超分子化學發(fā)展出了多種利用分子間作用力進行了多目標點的分子識別試劑,如環(huán)糊精與有機分子形成包合物。目前,人工酶的研究也是化學分析的另一重要方面,人們通過合成不同取代基的金屬卟啉衍生物,實現了對過氧化物酶的模擬,這些仿生試劑不僅克服了天然酶不穩(wěn)定、易失活的缺點,而且還擁有天然酶沒有的分子識別特性,可廣泛地應用化學分析。
2.3近年來儀器分析技術取得了一系列新的進展
儀器分析主要向微型化、全分析和芯片實驗室的發(fā)展。并且能夠進行在體、在線、實時和原位分析的儀器。如近紅外光譜輻射穿透深度大而背景干擾小,樣品可不必制備,是一種無試劑、非破壞、非侵入式的快速分析方法。最近由于二極管激光器、陣列檢測器、聲光可調濾光片和液晶可調濾光片等技術的配合,儀器已實現完全無可動部件,適宜于作現場實時或在線檢測,如病人血糖和藥品質量的檢測與監(jiān)控。多種分析技術聯用的分析儀器方興未艾。各種進行分離分析的色譜技術與進行結構分析的波譜技術的聯用已流行多年。
并且隨著計算機技術、網絡和信息技術的發(fā)展并且成功應用于有機分析領域,使得有機分析技術取得空前的發(fā)展.以下主要以超臨界液體色譜法(SFC)為例談談儀器分析方法的發(fā)展。2.3.1 超臨界流體色譜法(SFC)在有機分析中的進展
超臨界流體色譜技術是一種非常重要的有機分析方法,它較H P LC、G C技術而言,有分離效率高、分離時問短、產品質量好等優(yōu)點,因而在食品、藥物、農藥、香料和聚合物等的分離方面有良好的應用前景將SFC用于色譜技術中便發(fā)展形成了超臨界流體色譜(Superceitical F1uid Chromatography, SFC),它揉合了氣相色譜(GC)的高速度、高效和高效液相色譜(PLC)的選擇性強、分離效能高等特點,為分析有機化合物開辟了新的途徑,成為適合于分析難揮發(fā)、易熱解高分子物質的有效快速方法。在SFc分析中使用的流動相有N20、NH3、C20、乙烷、戊烷、二氯二氟甲烷等,其中以CO2和戊烷作流動相的最為廣泛。超臨界流體色譜(SFC)最常用的流體是C02,但C02 在分離分析中強極性化合物時效果很差。為此,人們常常改用C02 以外的流體或在超臨界C20中添加改性劑。Oudsema等研究了用甲酸與甲酰胺作改性劑分離測定C 一C。醇、萘衍生物及叔胺。結果表明,選擇適當改性劑對改善峰形有較好效果。陸峰等發(fā)展了一種采用單泵在線添加改性劑的新方法。改性劑種類、體積分數皆可調,穩(wěn)定性好,持續(xù)時問長(足以分析完一批樣品)且不污染注射泵 目前在GC和HPLC中廣泛使用的手性選擇劑也可用于SFC,而SFC的高傳質速率和低毒使它比GC、HPLC更有應用潛力。近年來,對SFC檢測技術的研究不斷發(fā)展。SFC除可配備GC、HPLC的各種檢測器外,還可以與質譜(M S),傅立葉變換紅外光譜(F T I R)聯用,大大提高檢測靈敏度及檢測范圍。Sadoun等用填充柱SFC與電噴射電離質潛耦聯對四種除草劑進行了分析,取得了較高的靈敏度。SFC NMR聯用技術避免了ttPLC—NMR聯用技術中溶劑峰干擾問題,解決了樣品在處理過程可能造成的損失、污染或分解,從而提供了一種快捷有效的分離方法,并能提供混合物的組成和結構信息的分析方法。董福英等人在國內首次成功地將SFC與Ms聯接,接口設計合理,使用方便,儀器的穩(wěn)定性、靈敏度均達到常規(guī)分析要求。sFC/MS可直接分析有機酸和熱不穩(wěn)定、低揮發(fā)性物質,彌補了Gc/M S的不足。黃威東等 對SFC/FTIR聯用技術進行了探討。SFC與其它儀器聯用時,其連接裝置的結構設計及連接裝置對分離效果的影響也是研究SFC技術的一個重要方面
由于SFC有比HPLC高的分離度和比Gc更大的d值,所以在有機分離方面可以達到很好的效果。目前,S F C對胺類、芳香油、藥物、糖類等的分離都有研究報道。向敏智采用原位衍生化技術,通過自制的填充柱SFC— FI D對幾種單糖進行了分離測定。丁明玉等采 進口sFB— SFC儀、MULTI榆測器、二極管陣列UV-VIS對脂肪基質固體樣品中的有機錫化合物的分離進行了研究劃志敏等 用SFC對黃酮醇異構體進行了有效分離。葛發(fā)歡 用毛細管SFC成功分離了結構相差甚微的可的松和氫化可的松、地塞米松和倍他米松。Qian I .xie 等 分離測定了強心劑一烏本苷。SFC還被用于手性對映體的分離在分離聚臺物方面,shee1eY等研究了填充柱SFC— Ms測定Cyc1osporin A和多聚葡萄糖。孫云鵬等對三到十環(huán)多環(huán)芳烴異構體的分離進行了研究,可以很好的分離多環(huán)芳烴。S FC也用于環(huán)境分析,其內容包括多環(huán)芳烴、有機染料、表面活性劑、農藥、酚類、鹵代烴及多氯聯苯等化臺物。
3、結束語
從20世紀末開始,有機合成研究領域開始發(fā)生變化,對藥物、農用化學品、各種功能材料的需求,以及高通量篩選方法的出現,使得大量新型有機分子的合成成為有機化學家面臨的迫切任務,建立分子庫、發(fā)展分子多樣性成了重要的課題。90年代出現的組合化學正是這方面的一項重要技術,在多肽分子庫的建立上尤其成功,但在結構類型大改變的多樣性上還有很大的局限性,因此在發(fā)展分子多樣性上近年出現了多種方式和途徑。美國科學家在合成設計上提出了從原料出發(fā)正向合成概念,目標是實現分子多樣性;2001年又提出了“點擊化學”的名詞,其基本思想是利用碳-雜原子成鍵反應快速實現分子多樣性。手性純化合物的合成是近年有機合成中最受關注的領域。
2001年不對稱合成獲諾貝爾化學獎,又一次標志著手性純化合物的合成在當今科學界的重要地位。近兩年手性純化合物合成的報道仍然是有機化學中最突出的部分,諸如近年組合化學的方法成功地用到了不合成催化劑的篩選,對不對稱合成中的非線性放大也有新的說法等。也有報道介紹了不采用金屬催化劑而回歸到有機小分子來催化不對稱反應,認為這樣更符合綠色化學的要求。傳統的用糖作手性模板的方法近年來也有新的發(fā)展。目前手性純化合物的合成雖然已有了很大的進展,但從理念到方法上仍期待著新的、革命性的飛躍,而從現在的發(fā)展趨勢來看,在不久的將來有可能實現。
為了保證可持續(xù)發(fā)展,有機化學研究還面臨著其他許多課題,像環(huán)境中微量、超微量有機污染物的檢測,有機污染物在環(huán)境中的反應變化和遷移等都是對有機化學家極大的挑戰(zhàn)有機分析正在接受可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn),同時也正在與時俱進,迎接新的輝煌百年
第二篇:有機農業(yè)分析
1.產業(yè)化水平不高,我國農業(yè)市場結構很不完善, 在已經建立起來的生產資料市場中也存在著規(guī)模小、設施不足、農村市場管理制度和行為準則不完善、市場管理人才缺乏等問題。另外, 我國農業(yè)市場發(fā)育程度低, 不能滿足農業(yè)產業(yè)化的需要, 也造成了我國生態(tài)農業(yè)產業(yè)化
2.水平不高的局面。
3.缺乏必要的政策激勵機制
4.生態(tài)農業(yè)模式多、雜、亂, 標準不統一
5.農業(yè)自然資源和生態(tài)環(huán)境的制約,一方面,資源的缺乏和環(huán)境的破壞,另一方面,資源利用效率低,治理環(huán)境效果小
6.政策配套與保障體系不完善
7.農產品價格方面的因素,有時也成為生態(tài)農業(yè)發(fā)展的一個限制因素
8.農業(yè)產業(yè)鏈條短,農業(yè)比較利益低,粗放型經營模式有機農產品的市場需求較小一方面,由于有機產品的生產需要較高的技術要求、資金投入及對環(huán)境進行治理和保護的成本,使有機產品的價格較普通產品高30%~50%,部分產品價格高出3—5倍。價格偏高使我國有機產品消費市場相對滯后。另一方面,有機產品在我國還是一個新生事物,消費者對有機產品的認知度不高。加之消費者無法用肉眼辨別有機產品,從而助長了一些企業(yè)的投機行為。目前我國有機產品的消費主要集中在高消費層次群體及特殊需要群體?!辭
(四)有機產品認證標準及公信度
SWOT分析
第三篇:有機食品銷售分析
有機食品(Organic Food)是國際通稱,這里所說的“有機”并不是化學上的概念,而是指采取一種有機的耕作和加工方式,按照這種方式生產和加工、產品符合國際或國家有機食品要求和標準,并通過了國家認可的認證機構認證的農副產品及其加工品,稱為有機食品,其包括糧食、蔬菜、水果、奶制品、禽畜產品、蜂蜜、水產品、調料等等。人們青睞有機食品除了其無污染、高品質、口味好,對健康有利之外,還有一個重要原因,就是消費有機食品是對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展作貢獻。有機食品在生產過程中有嚴格的生產條件:一是有機食品在其生產加工過程中禁止使用農藥、化肥、激素等人工合成物質,并且不允許使用基因工程技術。二是要有生產轉型期,從種植其他產品到生產有機食品需要二至三年的轉換期,以保證土壤中農藥、化肥、激素等物質衰減至符合標準。三是有機食品的認證要求定地塊、定產量,以確保其質量。
有機食品
營銷如何給力成就品牌領袖?
目前,有機食品在全世界范圍內屬于朝陽產業(yè),每個國家都在大力發(fā)展有機農業(yè),這與過去慘痛的經歷密切相關。貫穿歐洲大陸的萊茵河,因為工農業(yè)污水和垃圾污染,造成整個流域成為死河,周邊居民癌癥和皮膚疾病率高發(fā),治理40年才見清溪,酸雨橫掃芬蘭,二惡英吞噬比利時,瘋牛病讓英倫三島瘋狂,倫敦經過百年工業(yè)化道路的發(fā)展,更加成為永遠的“霧城”,法國平均氣溫較80年前有了很大的上升,整個歐洲大陸風雨飄搖之際,有機農業(yè)和有機食品迅猛發(fā)展。
近幾年中國有機食品發(fā)展也進入高速發(fā)展時期,消費者對有機食品的知曉度和購買率在不斷提升,但是由于過高的價格,以及眾多的產品,影響到有機食品的進一步發(fā)展,例如有機大米據不完全統一超過500個品牌,有機乳制品、有機茶葉、有機果品也進入到了競爭狀態(tài)。另一方面眾多的有機農場由于前期定位和規(guī)劃出了問題,導致連年虧損,專賣連鎖機構由于缺少零售經驗和有效地推廣模式,不斷出現倒閉的現象。面對這一系列問題,東方晟威營銷策劃機構做了深度調研,解析案例,深度探討和分析有關有機食品發(fā)展的問題。
營銷意識先行者搶占品牌致高點
大興區(qū)的留民營就是個生態(tài)文明的典范,被譽為“中國生態(tài)農業(yè)第一村”。留民營村的一大特色是以沼氣為中心,充分利用生物能和太陽能,串聯農、林、牧、副、漁生態(tài)系統,形成了種、養(yǎng)、加、產、供、銷一條龍生產體系,分幾大功能區(qū):有機農業(yè)示范區(qū)、畜牧養(yǎng)殖區(qū)、工業(yè)區(qū)、有機農業(yè)觀光和生態(tài)旅游
網絡營銷干貨匯總搜索營銷社會化營銷移動營銷數據分析
區(qū),做到了真正意義上的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。留民營一直把保護生態(tài)環(huán)境和發(fā)展農村經濟有機地結合起來,以觀光農業(yè)為特色,發(fā)展生態(tài)鄉(xiāng)村旅游,不但提高了經濟效益而且維護了生態(tài)平衡,為我國的生態(tài)農業(yè)建設起到了積極的示范作用。
樂活城的創(chuàng)新模式——綜合安全健康食品連鎖專賣店。
樂活城是專賣店,是專門經營有機健康食品的專賣店。2006年3月,當中國人開始尋找有機健康的食品,而中國的農民卻還一味的認為只有用化肥農藥才能生產農作物時,便出現了樂活城。樂活城有機健康生活館是熱愛自然、喜愛有機、崇尚健康生活的朋友一起努力創(chuàng)建的,它是消費者與有機食品和健康食品之間的橋梁。為消費者奉上健康美味食品的同時,也為我們的家園地球,做一份貢獻。樂活城實現了環(huán)境、農民、消費者三贏的綠色產業(yè),樂活城出售的不只是商品,樂活城出售的是一種生活態(tài)度。這就是它與其它超市的差異化定位,同時,也是有機食品創(chuàng)新模式的典型。
德青源雞蛋,年銷數億,都是“雞蛋身份證”的功勞。
2000年7月,北京德青源農業(yè)科技公司“蛋生”:德,以德為先;青,永葆創(chuàng)業(yè)時的激情和朝氣;源,發(fā)展源遠流長。創(chuàng)始人鐘凱民曾經在歐美工作過一段時間,發(fā)現我國與歐美國家在食品安全方面還存在很大的差距。導致我國食品安全問題嚴重的原因很多,但其中最重要的就是我國沒有建立嚴格的監(jiān)管制度。生產者為降低成本,在價格的惡性競爭中取勝并獲得利潤,為高產使用大量激素。鐘凱民決定,自建生產基地,確保每一枚雞蛋都是自己農場的雞下的,喂雞全部用優(yōu)質玉米、豆粕,不添加抗生素,這樣的雞蛋質量高、口感好,膽固醇含量只有普通雞蛋一半,卵磷脂含量卻高一倍。最重要的是,德青源成為了有機食品中第一家給雞蛋發(fā)放身份證的品牌,蛋殼上就會被標注上各種相關信息,包括生產地址、時間、批號、序列號、質檢員工號、雞舍號、雞籠號及產蛋雞年齡等等。因為德青源有品牌營銷的意識,即使它沒有真正達到有機雞蛋的標準,但卻占有北京品牌雞蛋市場71%的份額,是消費者最信賴的雞蛋品牌。
更香茶樓不走尋常路,成就有機茶葉第一品牌。
為了推廣有機茶,不惜在北京各大媒體刊登廣告,向社會各界人士免費贈送價值100萬的有機茶,讓消費者體驗和認同有機茶的品質和價值,在首都打響了有機茶戰(zhàn)役的號角,同時開辟差異化渠道,與五星級飯店合作,共同合作在其咖啡廳推廣有機茶,因為一般的高級酒店一年茶水的營業(yè)額都超出一千萬,更香茶樓在與其建立的穩(wěn)固的關系后,進一步將有機茶深度推向了高端消費市場,進而
成就中國有機茶葉領導品牌的地位,而且發(fā)展勢頭強勁,有機茶也將在全國得到風行。
日本“無添加”品牌化妝品,好的概念是定位營銷的王牌。
化妝品無添加的概念來源于日本。所謂“無添加”,是指在生產和銷售過程中沒有添加對皮膚構成敏感、損害的成分,以避免出現香污染、色污染、油污染,對消費者身體造成傷害。包括殺菌劑、防腐劑、酸化防止劑、人造香料、人造色素、油脂和界面活性劑等在內的102種成分被界定為“添加成分”。雖然不是有機化妝品,但銷售額高達數十億,上海、北京等城市多次出現斷貨現象??梢?,有機產品的研發(fā)和創(chuàng)新,發(fā)展空間巨大。如何在營銷定位上突破才是最關鍵的。
目前在中國產品多,企業(yè)多,但是沒有行業(yè)領袖,在營銷策劃上不足,沒有明確的定位,沒有得到有效的推廣和傳播。有機食品企業(yè)必須知道自己要賣什么?!坝袡C”并不能讓潛在消費者馬上產生一種正面的思維,他們會認為是與化學品有關的事物,而“有機食品”也是很多銷售人員不能圓滿解答的一個詞匯,因此單純一個有機食品的概念并不能支持產品的價值
和屬性,必須配合自身產品的產地、屬性、特征、文化、種植方式、食用方式等進行挖掘,形成概念,要具有生動化、具體化、直接化的特點,以利于消費者的認識。如果哪家有機食品企業(yè)能夠占有先機,提煉符合市場的產品賣點,必將走在其他企業(yè)的前面,成為行業(yè)標桿。
有機食品,誰是你的消費者?
這本身并不是一個復雜的問題,雖然簡單,可這決定著有機食品企業(yè)的市場推廣策略、產品定位、渠道選擇等基本層面的問題。那究竟誰是有機食品的消費者呢?
稀缺資源的產品,消費人群普遍存在享受性、炫耀性消費的特征。有機食品作為具有一定稀缺性的產品,完全可以滿足這些人群的需求,目標準確,才能擊中要害,消費人群的確定,決定著有機食品企業(yè)的一系列營銷措施。因此,把消費人群鎖定在具有這些特征的人群中,必將是事半功倍的事情,特別是現在企業(yè)以消費者為中心的營銷行為的確立,找到目標人群,其它問題的解決就容易多了。
當然,有機食品也不僅僅是以上這些人群,作為普通的消費者也是可以消費起有機食品的,比如有機蔬菜,附加值并沒有高到普通消費者望而卻步的程度。所以,有機食品企業(yè)要結合自己的產品特點,確定誰是你的消費者。
據目前的調研發(fā)現,消費有機食品的三大人群為:
有錢人:這是少數的精英群體,也是前期有機的主要開發(fā)對象。在目前安全問題日益突出的背景下,高端有錢人不僅僅需要消費高度差異的產品,也需要對自身的健康和心理進行有效的調節(jié),以真正提高生活質量,實現身心的同步提升,他們對于有機產品的需求穩(wěn)定且隨著人群的擴大,消費的基數在快速提升; 送禮及特殊人群:這是具有較大差異的市場,類似醫(yī)藥保健品的領域,在現代社會如何送出具有差異和真實價值感的產品越來越難的格局下,送禮及特殊人群:主要包括渴望長壽怕死的老人、患有慢性病的群體、不斷排毒減肥的女性、孕產婦、嬰幼兒等群體,市場具有廣泛的成長空間和基礎,而有機產品,由于具有高度的天然性從而確保了高度的安全性,這對于很多為安全而困擾的群體來說,是優(yōu)質的解決方案,也正因為如此,這類群體雖然不是每天使用的類別,但是人群的基數極其的龐大,是一個隨時都可以爆發(fā)的群體;
向往品質生活的中層人群:這類人群,錢不一定很多,但是有著“讓自己生活更美好”的意識,他們向往品質生活,對于如何體驗品質生活是勇于花銷的。這個群體也是現代中國成長速度最快的群體,他們的人群基數在以驚人的速度進行著增長。而同時,這個人群對于真正有錢人的推薦是極其信賴的,這是一個依靠高層人群影響就逐步滲透的群體,他們也是網絡使用的主體。
在食品信任危機下,有機食品的市場在哪里?
現在國內層出不窮的毒奶粉、假大米和地溝油等問題,已經使國人對于食品安全產生了信任危機。這個時候,有機蔬菜、綠色食品等越發(fā)引人關注。為了吃到放心菜,同時回歸大自然,越來越多的人選擇有機食品。而大部分新進入的有機食品企業(yè)只是淺層次的認為這是一個有潛力的市場,而對于這個市場的消費者定位,產品的營銷等等并沒有突破,這也是這個行業(yè)到目前為止沒有出現明星企業(yè)的原因。有機食品作為一種未來的消費趨勢,在營銷上該如何
應對,該如何進入發(fā)展的快車道,我們認為企業(yè)需要從根源上去尋找解決市場快速發(fā)展的方法。通過分析,我們覺得以下市場是有機食品的機會。
嬰幼兒及產孕婦市場
毋庸置疑,這是有機食品的金礦市場,這些群體對食品的安全性要求很高,而且一般不會太看重價格,只要產品確實安全,富有營養(yǎng),通過深度傳播是能接受的,可惜的是目前國內鮮見有嬰幼兒的有機食品,連小孩吃的有機蔬菜粉居然還要從法國進口,可見有機食品行業(yè)目前的市場意識還相當淡薄,繼續(xù)加強,填補這巨大的市場空白,想見杭州當年的貝嬰美,僅僅依靠幾款含有雙歧因子、DHA等稍微差異化的葡萄糖,作為主打產品,成為今日嬰幼兒食品的龍頭企業(yè)。因此,只要抓住機會,開發(fā)得當,有機食品企業(yè)在嬰幼兒市場將有很大的市場份額可以占據。
中高端營養(yǎng)品市場
目前國內市場充斥著人工合成的維生素、礦物質營養(yǎng)品,國外研究機構研究表明,這些人工營養(yǎng)品長期服用會有致癌的危險。而作為有機食品作為最接近自然狀態(tài)的生態(tài)食品,作為營養(yǎng)滋補品的深加工原料,是非常適合的,從中國傳統的滋補膏劑,如目前流行的茯苓膏、涼茶,到現在的各種蛋白粉、豆奶粉、雞精等都有開發(fā)的價值,滿足國內中高端消費群和禮品市場的需求,例如對有機藍莓的深度開發(fā),滿足都市群體用眼過度造成的疲勞和傷害,是非常有益處的。
奢侈品市場
現在國內奢侈品消費已經日趨明顯,日本進口的越光大米,還不是有機的,價格賣到99元一斤,竟然出現賣斷貨的局面,因此對稀缺性、特殊性的有機食品而言,進入這一市場的空間也是非常大的,值得注意的是,有些有機企業(yè)正在這么做了,但是僅僅停留在包裝形象方面,過度的包裝不但違背有機生活的原則,而且在看管了的花花綠綠奢侈品的高端消費群來說,反而缺少特色和差異。但是對產品的獨特的生長周期、生長環(huán)境、栽培方式,以及產品的文化和鮮明個性化、稀缺感的傳奇故事和傳播都缺乏,往往產生滯銷的情況發(fā)生,因此根據自身的定位和差您特征,結合高端消費群的心理和食用方式,進行系統創(chuàng)新是亟待解決的問題。
禮品市場
有機食品作為高端禮品進行推廣,是有機食品發(fā)展的一個必然趨勢,中國人逢年過節(jié)都要買些水果、煙酒、滋補品送人,有機食品企業(yè)應該利用好這一社會文化習俗,對禮品市場做一次全面的升級,對原有的禮品進行替換,這樣符合消費者的心理需求,要送就送好一點,有面子,有特色,只要控制好禮品的組合和價位,并給消費者明確送有機的核心理由,那么將會在許多區(qū)域市場流行開來,廣東深圳一些公司已經開始拿整箱整箱的有機蔬菜瓜果拿去送客戶了,只要找到自己產品與禮品消費的共同特征,加以引導,那么有機食品暢銷指日可待。
面對巨大的潛在市場,作為有機生產和銷售的經營者們,不能被有機本身的概念所催眠了,結合市場特征和目標消費群特征,開發(fā)適銷對路的產品,通過品牌推廣和多層次的營銷創(chuàng)新,獲得持續(xù)發(fā)展才是王道。
有機食品,營銷給力點
形象是打開消費者心智的第一把鎖。
對于有機食品來說,目前在形象上存在著形象陳舊,沒有特點,文字說明簡單,包裝粗糟等情況,這與有機食品的產品屬性并不匹配。這樣的普遍形象根本無法體現有機食品的價值,我們知道一個產品的形象是包括兩個部分的內容:一是實體的形象,是消費者第一眼能看到的;另一個是虛體的形象,是指包括產品概念在內的一種產品價值綜合體現,更為重要的是
你的產品包裝能否體現你的產品價值,能不能在消費者看到的第一時間留下印象,記住你的產品。
產品的形象不僅僅是包裝設計,更寬泛的講還包括產品的宣傳品、產品手冊、終端的銷售說辭等等一切能夠傳遞出產品信息的元素。產品的形象與產品的價值是密切相關的,如果你的產品形象不能滿足消費者對高檔產品或者說稀缺產品的一種盲目的尊崇,你就不可能打動消費者從錢夾內掏出錢來。所以說產品的形象是打開消費者心智的第一把鎖。
單一產品,一個巴掌拍不響。
單一產品無論是從企業(yè)的傳播上還是產品在終端的表現上,都會讓人覺得選擇的余地較少,同時,從競爭的角度來說,單一的產品結構容易被競爭對手模仿,也容易被競爭對手打擊,在自己的產品受到市場的沖擊時,根本無法建立有效的競爭壁壘。
單一產品的局限性非常明顯,要改變這種單一的產品結構,企業(yè)就需要在產品的開發(fā)上進行大力度的投入,進行產品線的規(guī)劃,形成多層面,多角度的產品結構,這樣不但企業(yè)自身的發(fā)展能夠有騰挪的余地,也為市場競爭的出現貯備了足夠的產品應對,所謂兵來將擋,水來土淹,就是這個道理,每個產品都有它的作用,無論是市場競爭的角度還是企業(yè)自身發(fā)展的角度。
我們也看到很多企業(yè)的產品沒有明確的產品定位,包括這些產品在終端的展示都有些雜亂。因此,我們認為企業(yè)在條件相對成熟的情況下,一定要進行產品線規(guī)劃,哪些產品是走量的,哪些產品的要利潤的,哪些產品是狙擊競爭對手的,要分清楚產品的主次,完善產品的結構,要知道,一個巴掌是拍不響的,一個產品的市場經營是危險的。
渠道創(chuàng)新,走出傳統模式。
目前市場上的大部分有機食品企業(yè),都是采取普通的食品渠道進行銷售,也有采取專柜、專賣店等方式進行銷售的。這些渠道的競爭越來越激烈,能不能在這些渠道里“玩出花兒來”,就要看企業(yè)對這些渠道的整合或者是掌控能力了
無論有機食品未來渠道如何變換,唯一不可能變的可能就是提高服務、加強體驗,促使消費者能夠深度的接觸有機食品,了解有機食品,信任有機食品。走出傳統模式,開創(chuàng)新的渠道可能是未來發(fā)展的重要的方向。
有機食品企業(yè)要想獲得更加持久的發(fā)展,在行業(yè)沒有進入高速發(fā)展的時候就要鍛煉自己的內功,包括從產品的開發(fā)、渠道的選擇、人員的管理等方面著手進行,當有一天機會來了,你才可能贏得市場。
在目前雖然有機行業(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模都還有限,但是由于高利潤的差異,短期內介入到有機行業(yè)的企業(yè)會增多,將會在未來的幾年中形成競爭的格局,而這時最容易出現的就是有機產品品質的降低,以轉換期產品冒充有機產品,一旦失去了對消費者的誠信,將有可能成為沒落行業(yè)。中國的保健品行業(yè)和乳業(yè),都經歷過如此的浩劫,這對已經進入有機產業(yè)和即將進入有機產業(yè)的企業(yè)來說,是要值得關注的事情。從現在建立品質控制和消費者信任的基礎,未來才會在不正當競爭中獲得生存和發(fā)展的機遇
第四篇:城市生活有機垃圾厭氧消化技術進展
城市生活有機垃圾厭氧消化技術進展
(一)1.概況
目前我國城市生活有機垃圾的處理問題仍然是一項技術難題,進行好氧堆肥的運行成本高,而且肥料質量難以保證;進行填埋會產生大量的滲瀝液及惡臭問題。而在歐洲,通常是采用厭氧消化技術處理有機垃圾的。有機垃圾固含率在30%~40%,含有溶解性物質(如糖、淀粉、氨基酸等有機酸)、纖維素。脂肪、蛋白質等物質,因此可以采用生化方法進行降解。厭氧反應是指在沒有溶解氧和硝酸鹽氮的條件下,微生物將有機物轉化為甲烷、二氧化碳、無機營養(yǎng)物質和腐殖質的過程。厭氧生物處理的優(yōu)點主要有:工藝穩(wěn)定、運行簡單、減少剩余污泥處置費用,具有生態(tài)和經濟上的優(yōu)點。在廢水處理中,厭氧消化具有悠久的歷史,目前應用最廣泛的升流式厭氧污泥床(UASB),占67%左右,并子已開發(fā)了第二代高效厭氧處理系統,如厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)工藝。而在有機垃圾處理中,厭氧消化的發(fā)展是從20世紀70年代能源危機開始的,特別是近20年發(fā)展速度很快。最近研究表明,在過去9年中,采用厭氧消化技術來處理城市團體垃圾的處理廠增加了750%。德國、瑞士、丹麥等西歐國家處于技術領先地位,并已經將此項技術成功地市場化,出現了像德國的Haase工程公司、瑞士Kompogas公司、比利時Organic Waste Systems公司等著名的工程公司。據統計,在德國大約有520座厭氧消化反應器,其中用于城市垃圾處理的大約有49座。相比較而言,美國、加拿大在制定基本政策制度以促進厭氧消化市場化方面還有較大差距。厭氧反應器組成:密閉反應器、攪拌系統、加熱系統和固液氣三相分離系統。按照厭氧反應器的操作條件如進料的固含率、運行溫度等可分類以下:
1.1按照固含率可分為濕式、干式
濕式:垃圾固含率10%~15%。
干式:垃圾固含率20%~40%。
濕式單級發(fā)酵系統與在廢水處理中應用了幾十年的污泥厭氧穩(wěn)定化處理技術相似,但是在實際設計中有很多問題需要考慮:特別是對于機械分選的城市生活垃圾,分選去除粗糙的硬垃圾、將垃圾調成充分連續(xù)的漿狀的預處理過程非常復雜,為達到既去除雜質,又保證有機垃圾進入正常地處理,需要采用過濾、粉碎、篩分等復雜的處理單元(Farneti,1999)。這些預處理過程會導致15%~25%的揮發(fā)性固體損失。
漿狀垃圾并不能保持均勻的連續(xù)性,因為在消化過程中重物質沉降,輕物質形成浮渣層,導致在反應器中形成了三種明顯不同密度的物質層。重物質在反應器底部聚集可能破壞攪拌器,因此必須通過特殊設計的水力旋流分離器或者粉碎機去除。干式發(fā)酵系統的難點在于:其一,生物反應在高固含率條件下進行;其二,輸送、攪拌固體流。但是在法國、德國已經證明對于機械分選的城市生活有機垃圾的發(fā)酵采用干式系統是可靠的。Dranco工藝中,消化的垃圾從反應器底部回流至頂部。垃圾固含率范圍20%~50%。Kompogas工藝的工作方式相似,只是采用水平式圓柱形反應器,內部通過緩慢轉動的槳板使垃圾均質化,系統需要將垃圾固含率調到大約23%。而Valorga工藝顯著不同,同為在圓柱形反應器中水平塞式流是循環(huán)的,垃圾攪拌是通過底部高壓生物氣的射流而實現的(Frrteau de Laclos et al)。Valorg工藝優(yōu)點是不需要用消化后的垃圾
來稀釋新鮮垃圾,缺點是氣體噴嘴容易堵塞,維護比較困難。Valorga工藝產生的水回流使反應器內保持30%的固含率,且藝能單獨處理濕垃圾,因為在固含率20%以下時重物質在反應器內發(fā)生沉降。
1.2按照階段數可分為單級、多級。
目前,工業(yè)上一般用單級系統,因為設計簡單、一般不會發(fā)生技術故障。并且對于大部分有機垃圾而言,只要設計合理、操作適當,單級系統具有與多級系統相同的效能。
1.3按照進料方式分為序批式、連續(xù)式。
序批式:消化罐進料、接種后密閉直至完全降解。之后,消化罐清空,并進行下一批進料。連續(xù)式:消化罐連續(xù)進料,完全分解的物質連續(xù)從消化罐底部取出。
不同類型的厭氧反應器在市場中占的份額也不同:中溫消化、高溫消化都是可行的技術,實際運行的處理廠,中溫消化占62%;濕式、干式系統各占一半;而單級消化、兩相消化的比重相差大,其中兩相消化占10.6%(DeBaere,1999比利時有機垃圾系統公司(Organnic Waste Systems N.V)。
考慮到工業(yè)化的處理廠處理量大多為2500t/a?(噸/年,下同)以上,所以下面主要對大型有機垃圾處理廠的厭氧消化工藝進行分類介紹。
2.工藝及實例
2.1濕式連續(xù)單級發(fā)醉系統
2.1.1 JVV oy工藝-德國Bottrop處理廠
Ecotech公司在德國柏林建造了處理量30,000t/a的有機垃圾處理廠。工流程圖圖2。分類收集的垃圾經過預粉碎階段和磁選后,進人滾筒篩,分選出有機垃圾與可燃垃圾。可燃垃圾進入流化床焚燒爐,剩余的有機垃圾進入垃圾池,再加水調節(jié)固含率至15%。分離出惰性雜質后,通過泵將垃圾輸送到厭氧消化器。
系統包含兩個平行生產線。厭氧消化溫度為35℃,固體停留時間15-20d。(此工藝也可以在55℃進行高溫消化)。單個消化器容積可達5000m3。反應物質通過生物氣混和攪拌。有機物質經發(fā)醉后,再進行巴斯德消毒(70℃,30min)就得到了衛(wèi)生的肥料。
2.1.2 BTA工藝-德國Bavaria處理廠
BTA工藝是由造紙技術發(fā)展而來,能處理城市生活有機垃圾、有機商業(yè)垃圾(如食品業(yè)等)和農業(yè)垃圾,是一種成熟工藝,包括單級和多級工藝。
在德國、澳大利亞大約有10個處理量在2000t/a以上的采用BTA技術的單級發(fā)酵垃圾處理廠正在運行。如德國Bavaria處理廠,處理能力15000t/a。
2.2濕式連續(xù)多級發(fā)醉系統
多級工藝原理:按照消化過若翰勺規(guī)律,有機垃圾分別在不同的反應器內進行酸化水解、產甲烷。首先將垃圾通過固液
分離機分為固體和液體,液體部分直接進人產甲烷階段反應器進行消化1-2d;固體部分進人水解池,2-4d以后垃圾再經過分離,再使液體進入產甲烷階段反應器。經過消化,大約60%-70%的有機物質轉化為生物氣。
2.2.1 BTA工藝-丹麥Helsingor BTA/carlbro處理廠
丹麥Helsipgor BTA/carl bro處理廠即采用此項工藝,本廠建于1993年,處理分類收集的生活垃圾,處理量 20,000t/a。分類收集的垃圾先送到垃圾倉,再經過破袋、破碎、打漿、巴斯德消毒。這樣,垃圾分為液體、固體部分:液體進入消化罐;而固體進入水解池,在水解池中固體分解為有機酸,池內的液體再送入消化罐。
Helsingor垃圾處理廠每年產生大約300萬m3生物氣,用于熱電聯產。垃圾處理廠配有換熱器,可以用厭氧過程中產生的沼氣來在預處理階段加熱垃圾。
2.2.2 TBW Biocomp工藝-德國Thronhofen處理廠
Thronhofen垃圾處理廠從1996年開始運營,處理能力13,000t/a,處理分類收集的有機垃圾和農業(yè)中的液態(tài)垃圾。Biocmp工藝是堆肥、發(fā)酵的結合。垃圾先經過滾動篩,分離出粗垃圾去堆肥,細垃圾去消化罐。再用手選來去除無機物,用磁選去除廢鐵。細的有機物質經過破碎機破碎后,加水稀釋,使固含率為10%。接著混合物送到貯存池,中溫(35℃)反應池(采用槳板攪拌。停留時間14d)。從一級消化池底部取出的活性污泥送入二級上向流高溫(55℃)消化池,水力停留時間14d。經過高溫消化后,大約60%的有機物質轉化為生物氣。
2.3干式單級發(fā)醉系統
2.3.1 Biocel工藝-荷蘭Ielystad處理廠
Biocel工藝是中溫干式序批式有機垃圾厭氧消化技術,處于發(fā)展階段。
荷蘭 lelystad處理廠,處理量50000t/a,反應器內垃圾固含率30%-40%,消化溫度35-40℃,固體停留時間最少10d。
2.3.2 Dranco工藝-比利時Brecht處理廠
Dranco(Dry Anaerobic Composting)工藝是比利時有機垃圾系統公司(Organic Waste Systems)開發(fā)的,是一項成熟工藝。工藝的主要單元是單級高溫反應器,負荷l0kgCOD/(m3d),溫度50-5890,停留時間為20d(15-30d),生物氣產量100-200m3/t垃圾,發(fā)電量170-350kwh/t垃圾。進料的固體濃度在15%-40%范圍內。有機垃圾系統公司已開發(fā)出Dranco-Sep工藝,可在固含率5%-20%范圍內操作。
歐洲現在至少有4座Dranco工藝大型垃圾處理廠,處理能力為11,000t/a到35,000t/a。在比利時北部Brecht的處理廠采用的就是本工藝,處理能力12,000t/a。有機垃圾先經過手工分選、切碎,篩分以去除大顆粒,用磁選分離金屬物質,加水混和,接著送入808m3的消化器中。消化器的新鮮物料投配率為5%。消化液經過好氧塘處理之后,排放到當地污水處理廠。消化后的垃圾利用脫水機脫水至固含率55%,而經過好氧穩(wěn)定兩周,即可得到衛(wèi)生、穩(wěn)定化的肥料。
2.3.3瑞士Kompogas工藝
本工藝是干式、高溫厭氧消化技術,由瑞士Kom-pogas AG公司開發(fā),處于發(fā)展階段。目前,在瑞士、日本等國家建立
大約18個垃圾處理廠,其中年處理量10,000t/a以上的有12個。
有機垃圾首先經過預處理達到以下要求:固含率(DS)30%-45%,揮發(fā)性固體含量(VS)55%-75%(of DS)。粒徑<40mm,pH4.5-7,凱氏氮<4g/kg,C/N>18。然后進入水平的厭氧反應器進行高溫消化。消化后的產物含水率高,首先進行脫水,壓縮餅送到堆肥階段進行好氧穩(wěn)定化,脫出的水用于加濕進料或作為液態(tài)肥料。產生的生物氣效益:10,000噸有機垃圾可產生118萬Nm3 KOMPO-GAS氣體,其中蘊含的總能量為684萬kwh,相當于71萬升柴油,可供車輛行駛1000萬km。
2.3.4法國Valorga工藝
本工藝是由法國Steinmueller Valorga Sarl公司開發(fā),采用垂直的圓柱形消化器,是一項成熟工藝。反應器內垃圾固含率25%-35%,停留時間14-28d,產氣量80-180Nm3/t。消化后的固體穩(wěn)定化需要進行14d的好氧堆肥。
目前已建成的處理廠有:法國Amiens處理廠(處理能力:85,000t/a);德國Engelskirchen處理廠(處理能力:35,000t/a)、Freiberg處理廠(處理能力:36,000t/a);比利時Mons處理廠(處理能力:58,700t/a);瑞士Geneva處理廠(處理能力:10,000t/a);西班牙CadiZ處理廠(處理能力:210,000t/a)等。
2.4其他新工藝
目前美國、德國等國家正在積極地進行城市生活有機垃圾的厭氧消化技術研究,其內容主要包括以下工藝:●序批式厭氧堆肥工藝(SEBAC,orLeach-BedProcess)(美國)
●干式厭氧消化+好氧堆肥(美國)
●半干式厭氧消化+好氧堆肥(意大利)
●滲瀝液床兩相厭氧消化(英國)
●兩相厭氧消化(德國)
●有機垃圾處理工藝(Biowaste Process)(丹麥)
●干式厭氧消化+好氧堆肥(美國)
●厭氧固體消化器(APS-Digester)(美國)
可以預見將來厭氧消化技術會取得飛躍的發(fā)展,在工程中的應用也會越來越廣泛。
3結論
目前,厭氧消化技術在世界各地廣泛應用,大部分處理城市生活有機垃圾的廠處理量在2500t/a以上。而在我國尚無采用這樣的大型處理廠,可能是因為厭氧消化的投資成本比好氧堆肥要高,一般多1.2-1.5倍。但考慮到有機垃圾厭氧消化處理的良好經濟效益(生物氣用來發(fā)電或供熱以及優(yōu)質衛(wèi)生的肥料),每噸垃圾的處理費用與傳統的好氧堆肥相當(JMa-ta-Alvarez et al,1999)。并且厭氧消化具有良好的環(huán)境效益:與好氧堆肥相比占地少,大大減少了溫室氣體(CO2、CH4)、臭氣的排放等。從生命周期觀點看,厭氧消化比其他的處理方式更經濟。因此,在我國厭氧消化工藝是一項具有很有前景的有機垃圾處理技術。
第五篇:酶在有機合成中的應用進展匯總
酶在有機合成中的應用進展
許廣帥
(化工學院 化工一班)
摘要:由于有機溶劑易使酶蛋白變性、失活或抑制其反應,因此,長期以來,形成 了一個概念:酶反應需在水溶液中進行。盡量避免使用有機溶劑。隨著酶學研究的進展。經 過近十年的大量研究,人們發(fā)現。只要條件合適,酶在有機溶劑中是完全能夠起催化反應的。1985年歐洲生物技術聯合會召開了“生物催化劑在有機合成中的應用,隨后又組織了“有機相中的酶催化討論會,引起了與會科學工作者扳太的興趣。近年來。有機合成化學領域的一個重大進展就是應用微生物或酶進行催化反應。由于酶催化反應具有高度的專一性,使得 這種合成與轉化在合成化學領域中具有很大的理論價值和應用潛力。
關鍵詞:酶、有機溶劑、生物催化劑、催化反應
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,還可作用于與其底物結構相似的物質發(fā)生非自然催化,從而構戚了一個特殊的化學合成新銹域。通過酶催化可以完成各種各樣的化學反應,如:氧化、脫氫、還原、脫氨、羥基化、甲基化、環(huán)氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、開環(huán)反應、異構化、側鏈 切除、縮合以及鹵代等反應。由于酶催化較化學法催化具有區(qū)域選擇性、立體選擇性、條件 溫和、反應速度快等優(yōu)點,因此形成了生物學與化學邊緣領域中十分引人注意的,研究非?;钴S的重要課題,并已出現許多科研成果。實際上,酶催化已經應用于制藥、精細化工、食品添加劑以及日用化合物等的合成。酶在有機合成中的應用
多肽合成、脂類合成、抗生素的修飾、有機酸、光學活性氨基酸的制備、日用化合物生產。
2.1鹵過氧化物酶
2.1.1鹵化反應
氯是目前地球上含量最多的鹵素,其次是溴和碘。鹵素被有機體用來產生鹵素代謝產物,從哺乳動物體內的甲狀腺激素到某些植物產生的有毒的氟化脂肪酸。藻類,特別是海藻是目前最豐富的鹵素代謝產物的來源1221。海藻在鹵過氧化物酶的幫助下合成了鹵化合物。這些化合物包括吲哚、萜、酚類、揮發(fā)性的鹵代烴等。鹵化酶所產代謝物大都具有生物學的抗真菌、抗細菌、抗病毒和抗炎的活性,例如鹵代的吲哚,具有抗炎和抗癌的活性。鹵化反應可以被亞鐵血紅素鹵過氧化物酶以及釩鹵過氧化物酶和細菌鹵過氧化物酶所催化。早在1961 年,Hager等∞l就報道了CPO能和B一酮酸發(fā)生鹵化反應。鹵化作用的代表是氯過氧化物酶催化的卡爾里霉素的生物合成1241。近年來,由于具有可以鹵化一系列有機化合物的力,鹵過氧化物酶引起了商業(yè)和藥學界的濃厚興趣。由鹵過氧化物酶催化的鹵化反應缺乏立體特異性,這與無酶鹵化反應是一致的,具體的細節(jié)仍有爭論閉,但某些糖烯的區(qū)域選擇性溴化反應例外倒。糖烯在氯過氧化物酶、HX(鹵化氫)和H:O:存在下反應生成相應的2一脫氧一2一溴糖,且具有高的區(qū)域和立體選擇性。該化合物是非常有用的生物活性糖類和合成纖維,此方法對于鹵代糖類的合成是一種新的方法。2.1.2氧化反應
炔在各種化合物的合成中是一個非常重要的中間體。已經研究了很多炔上三鍵的氧化反應。然而,對于氧化炔丙基的例子并不多。手性丙炔醇是對應選擇性合成復雜分子(特別是生物學活性物質)的重要標準部件。Hager等[271報道了CPO在H20:或TBHP(叔丁基氫過氧化物)的存在下,催化氧化2一炔到醛的反應。從炔到醛的炔丙基氧化過程中,不對稱的炔丙醇作為一個中間體。在H:0:和CPO的水溶液中,醇完全、快速地轉化成了醛(92%~95%)。在己烷(或乙酸乙酯)和緩沖溶液(pH=5.0)的兩相體系里,CPO可以催化一系列伯醇生成相應的醛閻。CPO也可以不對稱地催化前手性的l,3一環(huán)己二烯,反應有高的對應選擇性,且有很高的產率。2.1.3環(huán)氧化作用
環(huán)氧化合物是非常重要的有機合成中間體。通過官能團轉化反應,可以從環(huán)氧化合物制備一系列不同結構的手性化合物。目前,工業(yè)應用的烯烴環(huán)氧化合成環(huán)氧化合物的方法主要有氯醇法和Halcon法。在氯醇法中,合成反應會產生大 量含CaCl:及各種有機氯化物的廢水,造成嚴重的環(huán)境污染,而且設備腐蝕嚴重;Halcon法工藝流程太長,投資大,對原料質量要求較高,操作條件嚴格,且聯產品多,故這兩種生產方法均不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。隨著人們對環(huán)保的日益重視及對環(huán)氧化產品需求的不斷增加,發(fā)展工藝簡單、污染小的綠色環(huán)氧化合物合成新工藝顯得更為迫切1291。應用于烯烴環(huán)氧化的酶主要有氯過氧化物酶(chloroperoxidase)和單加氧酶(monooxygenase)。自從發(fā)現CPO能作為一種環(huán)氧化反應的催化劑以來,這個反應的選擇性和產率一直是人們關注的問題。研究發(fā)現,CPO能催化各種烯烴的不對稱環(huán)氧化,且有很高的產率和對映選擇率。另外,CPO還可以催化茚,經過茚二醇中間體。直接衍生出手性環(huán)氧化物[30l]。
總結:鹵過氧化物酶能催化多種反應,且催化的多數反應以立體特異性的方式實現。此外,催化反應條件溫和,無環(huán)境污染,應用前景廣闊。但是,當H20:氧化劑濃度高時,容易失活;且大多底物水溶性差。近年來,已經開發(fā)了一些方法來改善這些不利因素,例如:C礦、M礦等多種離子可以提高無輔基鹵過氧化物酶的穩(wěn)定性、耐熱性和耐有機溶劑的能力例;利用抗氧化劑來提高氯過氧化物酶的操作穩(wěn)定性I擁。因此,對鹵過氧化物酶進行修飾、改進將是今后發(fā)展的重要方向。隨著研究的不斷深入,相信在不久的將來,鹵過氧化物酶必將成為現代合成化學和醫(yī)藥工業(yè)中重要的手性催化劑。
2.2氰基水解酶
2.2.1氰基水解酶簡介
早在三十年代,為了 解釋一些化學合成的氰基衍生物對植物生長的 促進作用,就有人提出 某些植物器官能將氰化物轉化成酸。哈佛 大學的 Thimann和 Mahadeven認為這是一個酶促反應,并于1964年從大麥葉子中正式分離到這個酶,定名為氰基水解酶。目前的研究表明,腈化物的酶水解通過兩種途徑: 一是通過氰基水解酶將氰基直接轉化成羧酸,二是先通過氰基水合酶;將氰基轉化成酰胺,再通過酰胺酶的作用轉化成羧酸。通常所說的廣義的氰基水解酶即包括這兩種途徑所涉及的三種酶。本文除特別指出外,均指廣義的氰基水解酶。2.2.2氰基水解酶在有機合成中的應用
在有機合成中,常常需要水解氰基時不傷害其它可水解基團,如?;⒖s醛、醚鍵等。Faber小組在對固定化酶SP409的研究中發(fā)現,這種復合酶對乙酯,磷酸酯類底物顯示出了化學選擇性,而對甲酯及?;〈牡孜飫t不具有選擇性(Figure4),酯鍵也水解了,這可能是由于SP409不純,含有能使甲酯和乙?;獾孽ッ?。
氰基水解酶的工業(yè)應用氰基水解酶的溫和高效特點使之在工業(yè)生產上有很重要的應用價值。當今最主要的工程應用是日本Nitto公司的丙烯酰胺工程(Figure20),年產已達30000噸。在這項工程中,酶催化與傳統的酸水解相比具有絕對優(yōu)勢,不僅能有效地將反應中止在第一步,不致生成丙烯酸,而且產率可達100% ,遠遠高于傳統酸水解的65%,同時可以避免在中和強酸時生成的副產物硫酸銨。
2.3微生物環(huán)氧化合物水解酶
2.3.1催化機理
環(huán)氧化合物水解酶是一種a/B-折疊型水解酶,遵循兩步催化機理:(1)酶的天冬氨酸殘基親核進攻環(huán)氧乙烷中的一個碳原子,形成一個共價結合的酯中間體;(2)在酶的作用下,一個水分子被激活,將酯中間體水解成產物。Rink等的研究發(fā)現,細菌A.radiobacter幻婦燈環(huán)氧化合物水解酶的Aspl07(親核進攻作用)、Asp246(輔助組氨酸殘基發(fā)揮作用)和His275(活化水分子)3個氨基酸殘基組成了該酶三位一體的催化功能。2.3.2有機合成上的應用
隨著被發(fā)現的微生物環(huán)氧化合物水解酶種類的增多,其應用方面的研究也不斷深入。許多實驗研究已經擴大到生物反應器中,光學活性環(huán)氧化合物的制備規(guī)模已經達到幾十克的水平。在這些拆分反應中,不僅使用了生物反應器,而且采用了高底物濃度、兩相體系,甚至用自來水代替緩沖液等多種新的方法,展現了良好的應用前景。WeUem等““報道了在水一有機溶劑兩相體系中,利用酵母細胞硒。出n ck咖“出環(huán)氧化合物水解酶進行了大規(guī)模的拆分反應,獲得了高濃度(0.9ml,L)、高光學純度(98%ee)的(s)一1,2一環(huán)氧己烷(6.5g,30%收率)。在級聯的中空纖維膜生物反應器中進行連續(xù)轉化時,比產率為3.8g/L/H,運行12d,獲得了38g高光學純度(98%ee))的-1,2-環(huán)氧已烷。
在藥物合成方面,利用環(huán)氧化合物水解酶制備光學活性的環(huán)氧化合物,解決了許多重要的生物活性物質合成途徑上的限制性環(huán)節(jié)。Faber等“23利用冷凍干燥細胞對底物進行不對稱水解開環(huán),得到了一種合成松樹甲蟲信息素的重要中間體——(s)-Frontalin。Furstoss的研究小組利用黑曲霉選擇性水解環(huán)氧苧烯底物,獲得了光學純的6,7-雙羥基香葉醇和(4s,8s)-防風根醇,后者是護膚品、洗滌劑和多種軟膏的重要成分。在拆分(±)一a一甲基-異丁基苯基環(huán)氧乙烷的反應中,他們還采用了化學.酶法。首先通過黑曲霉催化的不對稱水解獲得r s-構型環(huán)氧化合物,然后將生成的R-二醇采用化學的方法環(huán)化為消旋的環(huán)氧化合物繼續(xù)進行拆分。(s)-a-甲基一異丁基苯基環(huán)氧乙烷在開環(huán)后可以轉化成重要的生物活性藥物——s-布洛酚。同時,他們利用該環(huán)氧化合物水解酶拆分330moL/L的對-硝基苯基環(huán)氧乙烷(54g/L),經過6h的水解反應得到了光學純度高達99%的S-構型環(huán)氧化合物,然后在酸性條件下對產物進行水解及重結晶獲得了光學純度為98%的R-二醇,最后加氨合成了肛阻斷劑類手性藥物尼芬爾醇。這種化學酶法在拆分外消旋環(huán)氧底物獲得光學活性環(huán)氧中間體以制備藥物(R)-3,5-二羥-3-甲基戊酸內酯的合成中得到了應用。此外,Furstoss等還報道了利用兩種選擇性互補的微生物A.niger和S.tuberosum環(huán)氧化合物水解酶,共同催化對-氯苯基環(huán)氧乙烷的不對稱水解反應,得到了神經保護藥物Eliprodil的關鍵性手性合成子——光學活性的R-二醇,其對映體過剩值高達96%,轉化率達93%。利用真菌S.tuberosum環(huán)氧化臺物水解酶水解茚環(huán)類環(huán)氧化臺物,他們還獲得了抗愛滋病藥物齊夫爾定(Indina-vir)的重要前體物質:光學純度為98%的(1R,2S)——環(huán)氧化合物(收率20%)和光學純度為69%的(1R,2R)——二醇(收率48%)。
生物酶在有機合成中的應用是20世紀80年代發(fā)展起來的生化技術。由于它有許多優(yōu)點,如反應條件溫和(常溫、近中溫),具有高度的區(qū)域選擇性、立體選擇性和對映體選擇性,可避免敏感官能團發(fā)生變化,可產生許多光化學活性物質,尚可完成一些用傳統的化學反應;另外還有產品純、無三廢、無環(huán)境污染等優(yōu)點,因此越來越受到有機化學研究者的青睞,實驗表明在有機溶劑中進行酶催化反應具有以下優(yōu)點:增加非極性底物的濃度,很多不溶于水或在水中不穩(wěn)定的產物能在有機溶劑中用酶來催化生成;有機溶劑能保護酶免受有毒反應物和反應條件的損壞,提高酶的耐溫性等。酶催化反應的類型包括氧化還原、酶合成、酯交換、脫氧、酰胺化、甲基化、羥化、磷酸化、脫氨、異構化、環(huán)氧化、開環(huán)聚合、側鏈切除、聚合及鹵代等。
酶在有機合成中的應用以逐漸被人們所認識,并且近年來已取得了較大進展,利用酶催化的不對稱可以合成許多手性分子,隨著酶技術的發(fā)展,已經克服了酶催化反應中存在的一些問題(如:對有機介質的敏感性、對底物變化的適應性以及醇的不穩(wěn)定性等)。近年來有關酶技術的進展主要體現在以下幾個方面:
(1)固定化酶:將酶固定在固定支持物上,或通過酶分子之間的交聯而得以固定,通過固定后可以更方便、更有效地利用酶,提高酶催化作用的效率;
(2)酶在低水有機介質中催化反應:多數酶是在水溶液中催化化學反應的,近年來酶低水介質中催化有機反應取得了明顯的進展,從而拓寬了酶應用的領域,到了酶反應只能在水溶液中進行的傳統觀念;
(3)抗體酶:抗體酶是近年來才出現的新概念,是專一作用于抗原分子的有催化活性的、有特殊生物學功能的蛋白質??贵w酶兼?zhèn)涿庖叻磻膶R恍院兔复呋磻幕钚?,因此有可能通過人工制備來獲取高選擇性的催化劑以應用于化學、生物和醫(yī)藥學;
(4)模擬酶:通過人工合成制備模擬酶的識別和催化性能的分子,已經越來越引起化學家的注意。合成酶也能像天然酶一樣加速某些化學反應,并顯示出較強的立體選擇性。雖然合成酶的研究剛剛起步,但已顯示出了巨大的誘惑力;
(5)Ribozyme:Ribozyme的功能主要是切斷RNA,有阻斷基因表達和產生抗病毒作用的應用前景,其底物都是RNA分子。
參考文獻:
王成華 孫納新 馬夢瑞 《山東化工》《酶在有機合成中的應用》,1994-12-05 31-35頁 吳中柳 李祖義 《有機化學》 《氰基水解酶在有機合成中的應用》 2001年第21卷第一期,25-32 彭華松 宗敏華 婁文勇 《微生物環(huán)氧化合物水解酶在有機合成中的應用》 《微生物學通報》 2003年30(2)
邊俠玲 《安徽化工》 《鹵過氧化物酶在有機合成中的應用研究進展》第36卷,第4期
沈鴻雁,田佳珍,葉蘊華《非水介質中酶催化研究新進展》,2003,23(3); 王乃興,劉薇,王林《酶催化反應研究進展》,2004,2(2)
高守海,胡文祥《酶催化選擇有機合成新進展》,功能分子學報,2002(3)。