D-乳酸合成阻断对肺炎克雷伯氏菌的1,3-丙二醇发酵的影响

利用Red同源重组技术,快速敲除肺炎克雷伯氏菌中的编码D-乳酸脱氢酶的两个基因——ldhA和dld,获得KG1-1和KG1-2两个突变株,并研究了敲除编码D-乳酸脱氢酶基因丧失合成D-乳酸的KG1-1菌株的1,3-PD产量和菌体生长变化,实验结果表明乳酸合成缺失对现有工艺1,3-丙二醇发酵无影响。     

中国小麦燃料乙醇的能量收益

分析了燃料乙醇能量收益问题提出的背景,国外有关燃料乙醇能量收益研究的最新进展及国内研究现状,采用全生命周期分析方法,计算了小麦燃料乙醇净能量值和能量产投比,对中国小麦燃料乙醇的能量收益进行了评价。主要结论有:如不考虑副产品能量价值,旧工艺和新工艺的NEV分别为-17022MJ/t燃料乙醇和-11778MJ/t燃料乙醇,R值分别是0.64和0.72;如考虑副产品能量价值,旧工艺和新工艺的NEV值分别为2271MJ/t燃料乙醇和11249MJ/t燃料乙醇,R值分别是1.05和1.27,从能源经济性角度看,旧工艺和新工艺的能量收益已是正效益,且新工艺的能量收益显著提高;与美国玉米燃料乙醇生产相比,如考虑副产品能量价值,新工艺和美国玉米燃料乙醇的NEV分别为11249MJ/t燃料乙醇和7457MJ/t燃料乙醇,R值分别是1.27和1.34。由于小麦转化率要低于玉米,因而小麦燃料乙醇的R值会低于玉米燃料乙醇。中国小麦燃料乙醇生产(新工艺)NEV大于美国玉米燃料乙醇的原因在于:中国小麦燃料乙醇副产品综合利用水平(23027MJ/t燃料乙醇)已明显优于美国玉米燃料乙醇(5078MJ/t燃料乙醇)。     

生物基乳酸生物转化研究进展

乳酸的发酵生产技术已取得了长足的进步,作为一种重要生物基化学品,乳酸除了可用于食品工业及生产聚乳酸外,亦可作为一种重要的平台化合物,用于生产丙烯酸、丙酮酸、1,2-丙二醇、乳酸酯等。文中重点综述了以生物基乳酸为原料经脱水、脱氢、还原及酯化反应生产乳酸衍生物的生物转化工艺,对该领域的发展趋势进行了展望。     

克雷伯氏菌产1,3-丙二醇ldhA基因缺失菌株的构建

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumonia)甘油歧化发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)的过程中,乳酸是氧化途径最主要的副产物,乳酸的产生和积累,不仅限制了菌体本身的生长,而且严重影响了1,3-丙二醇的转化率。利用λRed重组技术对Klebsiella pneumonia中的酶乳酸脱氢酶基因(ldhA)进行改造。在λRed重组系统作用下,将带有300 bp的线性同源片段ldhA1-Cm-ldh A2与基因组DNA的同源重组,经过抗性筛选和PCR鉴定最终获得了ldhA基因缺失菌株K.pneumonia2-1ΔldhA。经过24 h发酵可知,乳酸最大产出浓度由原来的10.16 g/L降为0.49 g/L,1,3-PD由原来的78.83 g/L增长为85.76 g/L,甘油转化率由60.64%增长到65.97%,提高了5.33%。     

国内生物基材料产业发展现状

近年来,生物基材料正逐步成为引领当代世界科技创新和经济发展的又一新的主导产业。文章综述了国内生物基材料产业的最新进展,对整个生物基材料产业市场进行了综合分析,包括生物基化学品如乳酸、1,3-丙二醇、丁二酸等,可生物降解生物基塑料如二元酸二元醇共聚酯、聚乳酸、二氧化碳共聚物、聚羟基烷酸酯、聚己内酯、热塑性生物质塑料,非生物降解生物基塑料如生物基聚酰胺、聚对苯二甲酸丙二醇酯、生物基聚氨酯,以及生物基纤维等材料的产业现状。     

1,3-丙二醇发酵过程中乳酸抑制的研究

目的:研究乳酸对克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella pneumonia)产1,3-丙二醇的影响。方法:通过在摇瓶和反应器水平下分析不同菌株(包含无乳酸、2,3-丁二醇产生的基因敲除菌)的乳酸代谢特性。结果:前期添加6 g/L的乳酸使1,3-丙二醇的产量降低了19%,而发酵10h后添加乳酸几乎不表现出抑制作用。通过对乳酸敲除菌株的代谢分析发现,发酵后期能够消耗培养基中的乳酸,这在一定程度上也反映了菌体发酵后期对乳酸的耐受性。结论:乳酸的抑制作用主要发生在1,3-丙二醇发酵的前期。解除了一株无副产物2,3-丁二醇生产株前期乳酸的过早积累后,1,3-丙二醇的的产量提高了56%。     

最新专利文摘

CN101456791 利用生物基甘油生产1,2-丙二醇的方法 本发明公开了一种生物基甘油生产1,2-丙二醇的方法。该方法在固定床反应器中填装CuO—CeO2-SiO2催化剂,将甘油溶液与H2以上进料的方式流入反应器,控制反应温度170～200℃,反应压力1．0～5．0MPa,实现甘油加氢生产1,2-丙二醇。本发明所用的催化剂500h内可保持对目标产物的高选择性和甘油的高转化率。     

L-乳酸的发酵生产和聚L-乳酸的化学加工

L-乳酸广泛应用于食品、医药、日化和工业等各个领域。近年来随着石化资源的不断紧缺,众多化学合成的高分子材料的生产受到了限制。以生物质资源为基础的L-乳酸因此被大量用于加工生产成聚L-乳酸等环境友好型生物可降解材料。正是由于L-乳酸需求量的增大,如何高效低成本地生产L-乳酸显得尤为重要。系统综述了L-乳酸生产菌株的选育,用于L-乳酸发酵生产的廉价资源的开发利用,L-乳酸的发酵生产和L-乳酸的分离纯化等方面的研究进展。目前研究的热点和难点正是基于上述四个部分:菌种方面,以可以高效代谢利用廉价底物,且营养需求低的选育目标获得了多个优良的生产菌种,然而具备综合代谢优势的菌种还有待进一步选育;发酵底物方面,已开发利用多种廉价,来源丰富且易于菌种代谢并高效转化成乳酸的底物,但是对这些底物工业规模应用还有待进一步研究;发酵工艺方面,建立了环境友好型,劳动强度低的发酵工艺,然而实际应用中仍然存在成本高的问题;后提取方面,通过选育低营养需求的生产菌种和采用新型发酵工艺有效地简化了后提取过程,但是实际应用方面仍受发酵工艺成本高的制约。最后对聚L-乳酸的化学加工以及聚L-乳酸的生物降解进行了探讨并提出了一些建议。     

聚羟基丁酸路径在克雷伯氏菌中的构建

以生物柴油的副产物甘油生产高附加值的1,3-丙二醇,现已成为提升生物柴油产业链经济性的重要途径,而中间代谢产物3-羟基丙醛积累造成细胞死亡,发酵异常终止是生物法生产1,3-丙二醇过程中的关键问题。不同于传统的降低3-羟基丙醛积累的思路,本文从增强克雷伯氏菌对3-羟基丙醛的抗逆性出发,改善克雷伯氏菌1,3-丙二醇的生产性能,首次将聚羟基丁酸路径引入克雷伯氏菌中,构建了新型基因工程菌,并对其1,3-丙二醇发酵性能及聚羟基丁酸代谢进行了初步的研究。经IPTG诱导,工程菌中检测到聚羟基丁酸,其含量随IPTG浓度增加而增大。优化的IPTG浓度为0.5 mmol/L。初始甘油50 g/L时,野生菌可正常发酵生产1,3-丙二醇,1,3-丙二醇浓度达到22.1 g/L,其质量得率为46.4%。当初始甘油达到70 g/L时,由于高浓度3-HPA积累,野生菌发酵终止,而工程菌可正常发酵生产1,3-丙二醇,PDO产量可达31.3 g/L,其质量得率为43.9%。同时检测到聚羟基丁酸积累。研究结果有助于加深对克雷伯氏菌1,3-丙二醇代谢机理的认识,为克雷伯氏菌的进一步优化提供了新的思路。     

美国2003年转基因作物种植面积继续扩大

Chemical&EngineeringNews 2 0 0 3年 81卷 14期 4页报道 :虽然 2 0 0 3年美国的玉米、大豆和棉花的总种植面积不会有什么变化 ,但根据预测 ,2 0 0 3年美国的基因工程作物的种植面积将有所扩大。例如 ,美国农业部最近的报告宣称 :美国农民种植的抗虫和耐除草剂的工程玉米品种的面积 ,将从 2 0 0 2年的 34% ,扩增至 2 0 0 3年的 38%。同样 ,美国农民种植的转基因大豆的面积 ,也将从 2 0 0 2年的 75 % ,扩增至 2 0 0 0年的 80 %。但基因工程棉花的种植面积 ,则将从 2 0 0 2年的 71% ,减少至 2 0 0 3年的 70 %。据统计 ,现今美国的转基因作物…     

补料分批发酵过程中两阶段发酵生产1,3-丙二醇

在补料分批发酵过程中提高比生长速率不仅减少乙醇、甲酸的生成,而且提高1,3-丙二醇的得率和比生产速率.发酵后期甘油的浓度在15～26 g/L时有利于提高1,3-丙二醇的生产.采取在发酵前期控制菌体较高比生长速率和发酵后期控制适宜甘油浓度相结合的策略,有效地提高了1,3-丙二醇的生产,降低副产物乳酸和乙醇的生成.     

不同发酵条件下产甘油假丝酵母有机酸代谢的研究

产甘油假丝酵母 (Candidaglycerolgenesis)发酵产生的有机酸对丙三醇产品质量和产率均有影响。发现在发酵其它条件恒定 ,装液比和玉米浆浓度增加时 ,发酵液总酸是递增的。在装液比为 0 2和玉米浆浓度为 8g L时 ,丙酮酸和乳酸在细胞生长期可分别积累达 4 1g L和 1 0g L ,比正常发酵时增加 2倍以上 ,丙三醇产率也低 ;然而 ,装液比为 0 0 8和玉米浆浓度为 4g L时 ,丙酮酸和乳酸产生较低 ,丙三醇产率较高 ,但乙酸积累比供氧不足时高 ,可达 2 6g L。发酵过程中有机酸被细胞代谢 ,含量逐渐下降 ,如在初糖浓度为 1 0 0g L时 ,有机酸在细胞生长期积累至高峰后 ,丙三醇和有机酸随之均降低至较低含量 ,并且丙酮酸或乳酸可以转化为乙酸。此外 ,在外加一些添加剂时对其产生有机酸也有影响 ,如添加 1 %油酸和VB1时可以降低乙酸的积累 ,同时增加丙酮酸的含量 ,丙三醇产量也有所增加 ;而丙酮酸结构类似物氟代丙酮酸和亚硫酸盐促进乙酸的产生 ,使酮戊二酸合成减少 ,丙三醇产量约增加 2 0 %。     

国内简讯

天冠集团与清华大学等部门联合攻关的发酵法生产1，3-丙二醇技术，在刚刚通过教育部组织的成果鉴定后，又成功进行了500t／a工业性试验，为微生物法发酵生产1，3-丙二醇的工业化提供了经济可行的工艺路线。据悉，天冠集团正在筹建千吨级的1，3-丙二醇生产线。     

第十届IAPTC & B植物生物技术研讨会纪要

第十届IAPTC&B植物生物技术研讨会 ,于2 0 0 2年 6月 2 3～ 2 8日在美国佛罗里达州奥兰多市召开。来自各地的约 10 0 0名植物组织培养学家和植物生物技术学家参加了这一盛会。大会总共举行了 10次全体会议、10 9次专题讲座会议和 5 0 0余次墙报展览。专题讲座会所涉及的课题虽囊括植物组织培养的方方面面 ,但与会者提交的论文大多数主要着重于植物基因工程和分子生物学。现将会上提出的 15个方面的部分论文择要简介于下。1　利用转基因农艺作物生产可食性疫苗现今有关植物遗传转化的最活跃的研究领域是人类和动物疫苗的生产。这是因为 ,…     

木质纤维基L-乳酸生物制造的技术经济分析

L-乳酸因对人体安全无毒,应用领域广泛。为提高L-乳酸的产量、得率,降低其生产成本,选用制备L-乳酸的理想菌种米根霉,以低聚木糖生产废渣为底物,探究基于木质纤维原料生物转化L-乳酸的最佳工艺路线。采用纤维床生物反应器固定化米根霉进行同步糖化发酵,有利于解决低聚木糖工业加工中的大量废渣再利用问题,实现米根霉利用木质纤维原料低成本、高得率制备L-乳酸。在固定化米根霉发酵的基础上,从原料低聚木糖生产废渣到成品L-乳酸全工艺过程,利用Super Pro Designer进行评估核算,探讨其工业化可行性和经济效益,年产5.0万t L-乳酸的项目建设投资回收期为3.24年。     

微生物发酵法生产1,3-丙二醇的研究新进展

1,3-丙二醇(1,3-PD)是一种重要的化工原料,广泛应用于医药、化工、食品及化妆品等行业,同时1,3-PD是合成聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)的重要单体,市场需求量逐年增多。基于生态友好型、生产安全和可持续发展的要求,利用微生物转化可再生资源来生产1,3-PD受到了人们的广泛重视。综述了微生物发酵法生产1,3-PD的菌株、代谢途径、发酵和下游分离工艺及其新进展,并对工业生产中利用生物技术生产1,3-PD的未来前景和挑战进行了探讨。     

基于文献计量和内容挖掘的转基因玉米科研态势研究

玉米是全球种植最广泛谷类作物,在农业生产中具有重要地位。自20世纪80年代以来,转基因玉米研究一直是农业科学领域一个热点。为了解世界转基因玉米的科研态势,基于2005-2014年10年间Web of science收录的转基因玉米相关论文,分析了转基因玉米影响力较高的国家、科研机构、重点期刊、优秀作者、高被引论文。用内容挖掘方法抽取10个主题的核心句集,分析了转基因玉米研究的前沿热点。结果表明,整体上,从发文量、研究作者、出版期刊和高被引论文等方面综合分析,美国转基因玉米科研居世界领先水平。中国科研机构发文量较大,但主要集中在少数几个单位,而且中国的论文质量和影响力与美国有一定差距。刊载转基因玉米论文的优秀期刊集中分布在美国、英国、德国和荷兰。排名前16的高被引论文有9篇来自美国。转基因玉米的研究主要集中于抗虫、抗逆、环境的安全性评价以及作物性状改良这四个方面。其中的一些研究,如利用RNAi技术抗虫、玉米耐阴(耐密植)、雄性不育等方面,可能会成为未来转基因玉米的研究热点。     

聚合级L-乳酸的非粮生物质发酵研究进展

乳酸在化工、医药和食品加工等领域有着广泛的用途。随着聚乳酸产业的兴起,对聚合级L-乳酸的需求量也不断增加。开发低成本的非粮生物质乳酸发酵工艺、实现发酵-分离耦合是降低聚合级L-乳酸成本、摆脱原料价格不断上涨压力的技术趋势。文中简要综述了近2~3年使用非粮生物质发酵生产聚合级L-乳酸的技术进展,并对未来乳酸发酵工艺作了展望。     

两步发酵过程中有机酸对产1，3-丙二醇的影响

考察了基因工程菌发酵生产1.3 丙二醇过程中,有机酸对发酵过程的影响,并选用了不同的离子交换树脂对甘油发酵液进行处理。发现有机酸、特别是乳酸对1.3丙二醇生产的抑制作用最明显。在使用离子交换树脂处理有机酸的过程中,确定了使用005号离子交换树脂处理效果最好,005号离子交换树脂可除去大部分的有机酸,处理后的发酵液发酵产1.3丙二醇产量比未处理的发酵液产量提高166%,转化率提高34%。     

五种正在出现的技术对玉米的估价

为了估价五种正在出现的生物的技术在2000年应用于美国玉米商业生产的潜力,向科学家们作了调查。科学家们予计最大的效益来自植物生长调节剂,其次是增加光合作用,细胞或组织培养,及生物固氮。 美国明尼苏达大学农业应用经济系正在进行一项计划,该计划叫做“美国玉米商业生产的技术估价”。