非水相生物催化

生物技术越来越多地应用于化学工业,据有关部门预测,在化学工业领域,将来生物技术可能取代20％的化学工业工艺。目前,在精细化学品和药物制造,以及食品工业中都已较成熟地利用生物催化剂,系统地进行生物合成。生物催化在有机合成化学中的应用从八十年代起越来越受到有机化学家的青睐。有机合成的发展方向是选择具有高度选择性的反应,而生物催化顺应了这一潮流。     

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶：一种应用前景广阔的生物催化剂

洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶对有机溶剂（醇）、热、氧化剂、表面活性剂、去污剂、蛋白酶等具有良好的抗性,在有机合成、对映体拆分、非水相催化等领域应用十分广泛。综述了洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶的发酵生产、分离纯化、基因克隆与表达、固定化与生物印迹、蛋白质结构解析及应用研究等,并展望了其未来发展方向,以期为该工业酶的研发与广泛应用提供参考。     

石油生物催化脱硫的研究进展

石油生物催化脱硫技术是新兴的极具潜力的石油非加氢脱硫技术,在降低轻质油品生产成本、提高油品质量和环境保护等方面显示出潜在的优势,被誉为21世纪的石油脱硫技术。本文主要对石油生物催化脱硫技术特点、各种降解路线和研究现状进行了综述,指出了石油生物催化脱硫技术存在的问题,并提出了进一步研究发展的方向。     

双水相生物催化技术的研究进展

双水相生物催化是一种高效且易于放大的生物催化技术,可以有效解决传统生物催化过程中产物浓度低、产物和副产物的抑制、以及生物催化剂难以回收等缺点。介绍了该技术的操作工艺及设备研究及其在抗生素、激素、肽类和有机化舍物酶法合成中的应用研究现状,展望了该技术的可能发展方向。     

生物印迹:一个直接的酶修饰技术

生物印迹技术是一个简单、直接的酶修饰技术,已应用到有机合成、生物传感器制备和生物分离等领域,在推动化学品绿色合成方面具有潜在的应用价值。本文在生物印迹概念的提出与发展、分类、应用以及印迹技术策略的发展等方面综述近期研究成果,针对生物印迹研究过程的现实问题,展望其未来的发展趋势,为生物印迹相关研究提供有益的借鉴。     

合成生物制造2022

本文对2022年《生物工程学报》发表的与合成生物制造相关的综述和研究论文进行了评述,重点讨论了DNA测序、DNA合成、DNA编辑、基因表达调控和数学细胞模型等底层技术,酶的设计、改造和应用技术,化学品生物催化、氨基酸及其衍生物、有机酸、天然化合物、抗生素与活性肽、功能多糖、功能蛋白质等重要产品的生物制造技术,一碳化合物和生物质原料利用技术以及合成微生物组技术,以帮助读者从一个侧面了解合成生物制造相关技术和产业的发展情况。     

生物催化技术研究现状和发展趋势

正生物催化技术是当今国际科技发展的热点,将继信息技术后引领新一轮的全球科技革命。文章介绍了近年来国内外生物催化技术的最新研究进展和发展趋势,包括生物催化剂的发现与改造、生物催化机理、生物合成反应的设计与调控、生物催化系统的设计和构建,以及生物催化技术的工业应用实例等。     

手性技术与生物催化

简要介绍了手性,手性技术与生物催化的基本概念。手性,是指一个有机分子具有不对称性,形成两种空间排布方式不同的对映异构体。手性技术即生产手性化合物的技术,手性化合物的制备方法主要有手性源、外消旋体拆分、不对称合成等几种。生物催化,即利用酶或微生物等生物材料催化进行某种化学反应,被认为是手性化合物生产取得突破的关健技术。文章还介绍了生物催化外消旋体拆分、生物催化不对称合成等几种生产手性化合物的应用实例。     

脂肪酶及其在化学品合成中的应用

脂肪酶催化过程具有高效和高选择性、条件温和以及环境友好等特点。目前可再生能源和绿色化工领域对新型酶催化转化技术的迫切需求使得越来越多的脂肪酶被应用到生物柴油、精细化学品和医药中间体合成的领域。本文主要介绍了脂肪酶的催化技术及其在化学品合成中的应用。     

手性医药化学品生物催化合成进展与实践

手性生物催化是利用生物催化剂对手性分子构型的识别能力进行选择性催化的新型物质加工过程,具有催化效率高、选择性强和反应条件温和等优势。近十年来,生物催化技术快速崛起,树立了多个大品种原料药过程替代的成功范例,成为手性医药化学品绿色制造不可或缺的重要工具。笔者分析了生物催化商业和学术发展的新动向,并结合笔者在手性药物生物催化合成的产业化开发实践,指出了今后的发展方向。     

定制酶分子机器/细胞工厂，引领生物制造产业未来

工业酶制剂研发与应用已经渗透到各大工业领域,但中国作为用酶大国、产酶小国面临重大挑战,鉴于以化学催化为核心的基础物质加工业面临资源、能源和环境三大危机,酶工程与生物催化已被列入许多国家的科技与产业发展战略,应用高效、清洁的生物催化技术是实现化学工业可持续发展以及发酵工业产业升级的重要途径之一。文中以2017年第十一届中国酶工程学术研讨会杜邦-杰能科中国酶工程杰出贡献奖获得者特邀报告为基础整理编写而成,从自主酶库构建、酶分子机器/细胞工厂创制及产业化应用等角度概述当前酶工程与生物催化发展现状及前景。     

5-羟甲基糠醛的生物催化氧化研究进展

5-羟甲基糠醛HMF是重要的生物基平台化合物,将HMF氧化成呋喃类化合物是生物质转化的重要发展方向。生物催化具有选择性高、反应条件温和,环境友好等优势。近年来生物催化氧化HMF广受关注。从HMF生物转化过程的发现、HMF在微生物的代谢过程以及全细胞转化和酶法催化HMF氧化3个方面对该领域的研究进行综述,并对HMF的生物催化氧化过程发展方向进行展望,以期为绿色高效催化5-羟甲基糠醛制备呋喃类大宗化学品奠定理论基础。     

生物催化剂在有机合成中的应用

生物催化剂具有许多优点,目前在有机合成工艺中应用广泛。本文主要探讨生物催化剂在取代反应、加成与消除反应、酰胺的合成和氧化还原反应等有机合成反应中的应用,以此发现生物催化剂的优良品性。     

生物信息学在工业生物催化研究中的应用

随着石油等不可再生资源的日益减少以及环境污染问题的日益严重,应用工业生物催化技术改造或取代传统化工工艺已经成为新世纪化学工业可持续发展的研究热点。工业生物催化技术的研究对象是生物催化剂及其催化过程。近来,利用生物信息学技术进行工业生物催化研究已经越来越受到人们的重视。随着工业生物催化的发展,生物信息学将直接指导并加快新型高效生物催化剂的发现及功能改造进程。     

蓝细菌乙醇光合细胞工厂的发展与展望

生物乙醇是极具应用潜力和代表性的生物能源产品之一。以蓝细菌为光合平台,利用二氧化碳和太阳能直接进行乙醇合成可以同时起到降低二氧化碳排放和提供可再生能源的效果,具有重要的研究与应用价值。本文回顾了蓝细菌乙醇光合细胞工厂相关技术的发展历程和现状,从途径优化、底盘选择和代谢工程策略等层面对其最新进展和所遇到的问题进行了总结介绍,并对该技术未来发展方向进行了展望。     

生物催化剂发现与改造的研究进展

生物催化是指将酶或生物有机体用于有用的化学转化的过程,在人们对传统化学催化的环境影响抱有忧虑的情况下,生物催化提供了一种有吸引力的选择。在过去的几十年里,对生物催化剂的研究每出现一次大的进步,生物催化的发展就会出现一次高潮。因此,生物催化剂的发现与改造已成为当今研究的热点。宏基因组文库技术的出现克服了许多微生物不可培养的障碍,人们能够从自然资源中获得丰富的潜在的生物催化剂。而基于理性设计的分子改造技术的发展,可以使得人们对潜在的生物催化剂进行快速而有效的改造以满足工业化生产的需求。随着生物催化剂发现与改造的手段不断进步,更多的优良生物催化剂得到了广泛的应用,生物催化在工业生产中也得到了更深入的应用。结合作者的研究工作,总结了生物催化剂发现与改良的一些研究进展,以为获得更多优良的、能够实现工业应用的生物催化剂奠定理论基础。     

蓝藻光驱固碳合成乙醇技术的发展回顾和未来展望

面对全球性的能源危机和环境污染,发展生物燃料是实现社会经济可持续发展的必然选择。生物乙醇是最具代表性和应用潜力的生物燃料产品之一,而以蓝藻为平台,利用太阳能和二氧化碳进行乙醇的直接合成可以同时达到固碳减排和生产可再生能源的效果。从技术角度,回顾了蓝藻光驱固碳合成乙醇技术的发展历程,从途径、底盘、改造策略等角度对其现阶段进展和遇到的问题进行了总结,进而对该技术的未来发展方向进行了展望。     

生物催化立体选择性氧化还原中存在问题及其发展策略

以立体选择性氧化还原酶或其全细胞催化的不对称氧化还原反应已经成为转化光学活性手性醇及其他手性化合物的有效手段。然而,生物催化氧化还原反应体系存在着催化活性与专一性、反应体系与催化稳定性等生物催化剂所固有的局限性问题,而且,生物氧化还原反应必需辅酶及其再生问题也是限制该转化途径产业化应用的一个重要因素。围绕上述生物催化立体选择性氧化还原中存在的关键问题,现代分子生物技术及反应工程的不断突破和发展为改善生物催化立体选择性氧化还原在催化剂本身和反应工程方面的局限性提供了有效的发展策略,为其进一步大规模产业应用提供了发展基础。     

生物转化中的逆胶囊酶催化

作为生物催化剂的酶以其催化力强、范围广、专一性高,适合于温和条件、水溶液和低底物浓度中催化等特点而得到广泛应用。酶固定化技术的发展使酶催化的工业应用范围更为广阔,但酶促反应需要以水为反应介质,若反应物难溶于水或反应本身要求不能有大量水存在(如酯化反应),则传统的酶反应就难于实现。这些因素限制了酶在工业上的应用。     

精细化学品绿色合成用工具酶酌定向开发

近年来随着人们环境保护意识的增强以及对可持续发展技术的追求,使得以绿色环保为特色的生物催化技术越来越受到人们的关注。生物催化剂作为生物催化技术的工具,发挥着至关重要的核心作用。本文综述了生物催化技术发展各个阶段生物催化剂定向开发的最新进展。