生物转化能源草制取纤维素乙醇的研究进展

随着化石燃料的日益枯竭和环境污染的日益加剧,寻找一种绿色能源以代替化石能源成为当今世界迫在眉睫的任务。清洁燃料当中的生物乙醇具有车用价值,可作为化石能源的替代品而受到研究学者的广泛关注。而草本能源植物的生物转化被认为是生物质能源产业化发展的最有效途径之一。能源草作为木质纤维素原料之一,由于其具有生长快,产量高,抗性强等优势而备受瞩目。详细论述了近期国内外以能源草为底物进行纤维素乙醇的生物转化研究进展,从纤维素原料预处理到乙醇发酵工艺等各方面的进展及存在的问题,并对木质纤维素制取生物质能源的生物转化效率,以及全纤维素组分的多级利用进行了简单阐述,以期找出一条产业化生产纤维素乙醇的最优生产模式。     

细菌纤维素在医学方面的应用

细菌纤维素是由木葡糖酸醋杆菌等细菌合成的纤维素,在化学组成、分子结构上与植物纤维素相近,但具有传统的纤维素所无法比拟的优势,如高亲水性、持水性、生物适应性、可调控性以及高纯度、高透明度等,因而在医学上显示出了巨大的应用潜力。细菌纤维素可用作人造皮肤、外科敷料、人造血管、软骨组织、震动膜、缓释载体等,是最有前途的生物聚合材料之一。     

纤维素基固定化酶载体的研究进展

固定化酶是工业生物催化中广泛应用的一种生物催化剂形式。作为固定化酶最重要的一个组成部分,载体材料的种类、结构和性能都会对酶的固定化效果产生重要影响,是成功制备固定化酶的关键。近年来,纤维素因具有可再生、可降解和廉价等优良特性而成为一种备受关注的固定化酶载体材料。纤维素基载体可以通过吸附、交联、共价结合以及包埋等方式实现酶的固定化,从而提高酶的热稳定性、酸碱耐受性、贮藏稳定性及其重复使用性。纤维素独特的结构及其可修饰性赋予纤维素基载体许多新的功能,如果以此作为酶固定化载体时,能够使固定化效率或固定工艺有更多的变化。本文综述改性纤维素、纤维素膜、纤维素小球等载体在酶固定化领域的研究进展、催化机制及应用,为相关的研究者提供参考。     

细菌纤维素的研究进展

细菌纤维素是由醋酸杆菌属、根瘤菌属、土壤杆菌属、八叠球菌属等的某些细菌在一定条件下产生的,其中最有代表性的细菌是木醋杆菌。与传统植物纤维素相比,细菌纤维素具有很高的化学纯度。主要介绍细菌纤维素性质、生物合成的方法及其在食品工业、造纸工业和作为一种生物材料在医学工程等方面的应用。     

植物纤维素合成酶基因和纤维素的生物合成

纤维素地球上最丰富的生物大分子和最重要的可再生资源,1996年克隆了第一个植物纤维素合成酶基因,植物纤维素的生物合成需要多个纤维素合成酶与其他相关酶如Korrigan纤维素酶,蔗糖合成酶等来共同完成。本文介绍了植物纤维素合成酶基因和纤维素的生物合成途径及其相关基因如蔗糖合成酶基因、KORRIG-AN基因等研究进展。     

禾本科芦苇属植物纤维的再生及性能测定

以禾本科植物芦苇为纤维素原料,利用纤维素在绿色溶液KOH/硫脲、尿素/水体系中的低温溶胶,高温凝胶的特性,通过化学法提取再生芦苇植物纤维素。并利用超级旋转流变仪、粘度测定仪、扫描电镜、比表面及孔径分析仪、热分析仪、傅里叶红外光谱、X射线衍射等测试手段着重研究了芦苇纤维素在该溶液体系中凝胶化再生的最佳浓度范围、以及芦苇纤维素再生前后结构和性能的变化。结果发现:芦苇纤维素溶解再生后,具有凝胶型的均匀多孔网络结构,孔容在0.77~0.62 cm~3·g~(-1),平均孔径分布在9.9~8.8 nm,比表面积达到345~320m~3·g~(-1),凝胶化再生纤维素质量浓度范围为3%~8%,结果表明芦苇纤维素化学结构再生前后没有改变,结晶度较再生前降低,并具有较再生前更好的调湿性能。     

纤维素乙醇的生物炼制及研究进展

纤维素乙醇是以农业废弃生物质中的纤维素为主要原料、通过微生物发酵转化而成的生物燃料产品。作为一种绿色可再生替代能源,纤维素乙醇具有显著的能量收益和碳减排效益,对保障我国可持续发展、能源安全以及环境友好意义重大。然而,纤维素乙醇的生物炼制过程面临着难点和挑战。本文围绕纤维素原料及其预处理、纤维素酶水解和纤维素乙醇发酵工艺3个方面,介绍纤维素乙醇生物炼制的工艺流程及特征,剖析纤维素乙醇生产的主要技术瓶颈,并基于菌株抑制物胁迫耐性、碳源利用以及乙醇合成强化3个方面,总结了近年来纤维素乙醇生物炼制的研究进展,最后对纤维素乙醇未来的研究重点和发展前景进行了展望。     

运动发酵单胞菌在生物炼制中的研究进展

以木质纤维素生物质为原料的生物炼制技术已成为全球研发的热点和难点。欧盟国家和美国的中长期生物质能源发展路线图中均将木质纤维素生物炼制技术作为重要目标,但是目前整体水平尚处于中试阶段。我国的纤维素类生物质原料非常丰富,将其转化成燃料乙醇及生物基础化学品等具有较大的潜力,但当前要想实现商业化生产,还面临着很多瓶颈问题亟待解决。缺乏能够同时高效利用纤维素类水解物的发酵菌株,已成为纤维素生物质高效与高值转化的关键制约因素。运动发酵单胞菌是目前唯一一种通过ED途径兼性厌氧发酵葡萄糖的微生物,其独特的代谢途径使其成为构建产乙醇工程菌的优选宿主之一;同时由于该菌具有较高的糖利用效率等优点,也是其他生物基化学品生产的重要候选平台微生物,如山梨醇、葡萄糖酸、丁二酸和异丁醇等。本文从该菌的研究历程、分子生物学基础、菌种改良及该菌在生物能源及生物基化学品等生物炼制体系中的应用研究角度进行了综述,并提出该菌可作为纤维素生物质生物炼制系统的新的重要平台微生物。     

细菌纤维素生产与应用研究进展

简要介绍了细菌纤维素菌种选育、发酵条件优化,以及细菌纤维素在食品、医药、高级音响设备振动膜、造纸与无纺织物等方面应用研究的近况。由于细菌纤维素可形成纳米级的极细纤维,具有极高的杨氏模量和机械强度,以及高纯度和高结晶度、高亲水性和生物可降解性等特点,预计不久将成为一种多用途的商品。     

基于重组策略的一体化生物加工过程最新进展

木质纤维素材料具有储量丰富、原料成本低及可再生等优点,人们期望其能替代石油作为原料来生产多种燃料和化学品,如生物柴油、生物氢、生物乙醇等,而木质纤维素解聚过程的高成本成为实现这一过程的主要障碍。一体化生物加工过程 (Consolidated bioprocessing,CBP) 是指在不添加任何外源水解酶的情况下,直接将木质纤维素原料一步转化为生物化学品的生物加工过程。通过基因工程,将水解酶的生成、木质纤维素的降解和生物产品的生产等功能集成到一个生物体上。对于CBP,人们通常有两种策略可供选择,即本地策略和重组策略。文中重点介绍了基于重组策略的CBP的原理、两种不同的应对方式、合成生物学及代谢工程对其的贡献以及未来所面临的挑战与展望。     

施加改良剂对重度盐碱地土壤盐碱动态及草本植物生长的影响

为了探索内陆重度盐碱地的改良新方法,实验通过聚合有机酸(聚马来酸酐和聚丙烯酸)作为降盐碱剂,采用阻盐碱层、表土成膜剂以及土壤孔隙改善剂相结合的方法,对大庆市典型内陆盐碱土进行了改良实验,并在改良后的土壤及对照样地上种植不同植物--白菜、萝卜、菠菜、豚草和长春花,评价改良效果.结果发现:(1)通过施加降盐碱剂、阻盐碱剂及土壤孔隙剂,土壤的pH值和含盐量均有明显降低,下降幅度分别为pH:0.8～1.2、含盐量:0.2%～0.5%,而且表层改良效果优于深层;(2)在上述改良基础上施用表土成膜剂,使得土壤深层与表层盐碱运动减慢,即表层盐碱更低而深层更高,有利于保持表层适宜作物生长的条件;(3)2种聚合有机物比较来看,聚马来酸酐的改良效果好于聚丙烯酸;(4)从5种植物的生长状况来看,施用上述改良剂后较对照能够明显提高作物成活以及生长,特别是改良早期5种植物均呈现明显的生长趋势,而在后期存在生长力下降的趋势,因此,在大面积改良过程中需要考虑连续多次施加降盐碱剂以增强效果.     

云南主要木本生物柴油原料植物的综合评价

选用含油量、油脂成分、结实性状、分布范围和繁殖性状作为评价指标,运用灰色关联度分析法对云南分布的、可作为生物柴油原料的188种主要木本油料植物（含油量≥30%）进行了综合评价。结果表明：滇新樟(Neocinnamomum caudatum)、西南红山茶(Camellia pitardii)等29种木本油料植物与理想种的关联度均超过0.6500,具有良好的综合性状,可以在研究开发的基础上作为云南生物柴油产业的原料植物来推广应用。此外,脉叶虎皮楠(Daphniphyllum paxianum)、牛紏吴萸(Evodia trichotoma)、长梗大花漆(Toxicodendron grangiflorum var. longipes)是这次新发现的3种具有开发潜力的木本生物柴油原料植物。     

木质素复合水凝胶性能及应用的研究进展北大核心CSCD

木质素是自然界中储量仅次于纤维素的木质纤维素资源,也是唯一的天然芳香族聚合物,其衍生的高值化产品可以应用于多个领域。木质素的高效高值高质生产是木质纤维素生物炼制的关键所在,但木质素大分子结构复杂多变、反应的活性差、官能团冗杂,制备出性能稳定的高分子材料有一定的难度。随着木质素改性的研究越来越深入,木质素复合水凝胶的应用也受到了极大的关注。本文从木质素的基本结构组成与反应特性出发,简要概括了木质素复合水凝胶的制备方法;具体介绍了木质素复合水凝胶的应用现状,包括生物传感器、控制释放材料、环境响应材料、吸附材料、电极材料以及其他材料的应用;综述了木质素复合水凝胶的最新研究与应用进展,并对木质素制备复合水凝胶的发展前景进行了评述。     

胶囊包装系统

加利福尼亚戴维斯植物遗传公司开发出一种专有的胶囊包装系统,可保护娇嫩的体细胞胚经受住处理及大田种植的折腾。胶衣囊由两类物质组成:凝胶基质,含有控制胚萌发的基本成份和辅助成份——多种的杀真菌剂、除锈剂及杀虫剂;保护性多聚覆盖物,既可防止水份丢失,又可保留与天然种子相似的可处理性。     

植物纤维素生物合成及其相关酶类

纤维素是由成千上万个D-葡萄糖分子通过β-1,4糖苷键连接的具有一定立体构象的链状聚合物,其葡萄糖残基约为2000～25000个。它是细胞壁的主要组成成分之一。植物,大多数藻类,一些细菌和真菌甚至有些动物都能合成纤维素。它作为世界上最丰富的,具有巨大商业价值的生物多聚体,几十年来一直受到人们的重视,成为人们的研究热点。尽管如此,这方面的研究仍比较滞后,人们对纤维素生物合成途径及其相关酶类还是知之甚少。近几年来,随着基因组学的发展,关于纤维素的生物合成及相关基因表达调控的研究也成绩斐然,现就高等植物纤维素生物合成途径及其相关的纤维素合成酶的最新研究进展作一介绍。     

可注射型透明质酸水凝胶的制备及性能研究

目的制备一系列新型的可注射型原位水凝胶,期望其运用于生物医学领域。方法采用两种不同链长的酰肼基单体(碳酰肼和己二酸二酰肼)分别修饰透明质酸(HA),并与四氯金酸(HAuCl4)混合,原位形成复合型水凝胶。用紫外可见光谱、核磁氢谱和傅里叶红外光谱分别对酰肼基改性的HA进行表征,同时对水凝胶的机械性能、微观形貌、溶胀行为和生物相容性进行研究。结果该系列水凝胶具有可注射性、互穿网络结构、一定的弹性模量、可调的溶胀能力及良好的生物相容性。结论酰肼基修饰的HA能和HAuCl4原位形成可注射型的水凝胶,该系列水凝胶具有良好的理化性能和生物相容性,在生物医学领域具有潜在的应用价值。     

壳聚糖抑制植物病害的研究进展

壳聚糖是一种用途十分广泛的具有生物活性的高分子化合物,本文论述了壳聚糖在抑制作物病害方面的作用。壳聚糖和为土壤改良防治土传病害、用作种衣制防治种传丰、用于果蔬保鲜控制收获后病害,还可作为植物生长调节剂、病害剂促进植物生长、诱导提高植物的广谱抗生。壳聚糖抑制植物病害具有多重机制。文章对壳聚糖等甲壳糖素衍生物在农业上的应用剪影进行了讨论。     

槐豆胶的流变性及与黄原胶的协效性研究

本文主要对槐豆胶的流变性及槐豆胶与黄原胶的协效增稠性和协效凝胶性进行了研究。结果表明:槐豆胶具有较高的粘度,当胶浓度为1％时,其粘度为660mpa·s;浓度、剪切力、温度、酸碱、冻融等变化与槐豆胶的粘度都有较大的关系;槐豆胶还有一非常显著的特性即是与黄原胶的协效增稠性和协效凝胶性,可作为理想的黄原胶的增稠剂和凝胶剂。     

统合生物工艺与纤维素分解性高温菌乙醇转化的研究进展

生物乙醇是可再生的绿色能源,作为可以完全或部分替代化石能源的新型能源,近年来受到了世界各国的关注.木质纤维素作为生物乙醇的生产原料具有巨大的市场潜力,而统合生物工艺(CBP)能有效降低木质纤维素乙醇的生产成本,为纤维素乙醇的工业化生产提供了新的工艺思路.主要介绍利用高温纤维素分解菌的统合生物工艺策略以及国内外对高温纤维素分解茵代谢工程研究的最新进展.     

藻类叶绿素和类胡萝卜素的快速薄板层析法

植物光合色素的薄板层析通常采用硅胶、硅藻土、糖类和纤维素等作为制板吸附剂。应用中发现,用上述吸附剂制板分离色素,时有不足之处,且制板亦较繁琐。聚丙烯酰胺是一种中性可活化的吸附