书讯

<正>多级生物加工系统优化原理与技术化学工业出版社出版"十二五"国家重点图书。本书以相关项目研究成果为基础,从原料—转化—分离—废物资源化等生物过程复杂系统的整体性角度出发,阐述原料利用、转化反应、产物分离和废物资源化的相互作用和影响,介绍将上游生物转化与下游产物分离有机结合的优化策略,以及废物流的分流处理和综合利用。书中还结合具体的研究实例,系统介绍生物加工过程的绿色制造和无废制造。书号:9787122182135开本:16开定价:99.0元出版日期:2013年12月     

木质素能源转化的研究进展

木质素具有较高的碳含量和热值,其最直接的利用方式是转化为各种能源产品,包括燃料和电能。因此,以来源丰富的木质素为原料转化制备生物质能源具有重要的意义。本文概述了近年来木质素转化为生物质能源的研究进展,包括木质素来源及提取、木质素热化学转化为生物燃料以及木质素发电技术,着重介绍了木质素的热解反应、气化反应、液化反应以及催化加氢脱氧反应,并总结了直接木质素燃料电池发电的最新研究成果。最后对木质素能源转化的研究前景进行了展望,提出实现工业化生产需根据目标产物需求开发新型催化剂、优化转化过程、建立低能耗且高效率的产物分离方法并加强木质素产电中电极材料、电池设计等研究,为木质素高值化、资源化和能源化利用提供参考。     

生物原料高效转化机制以及调控规律研究进展

非粮原料预处理过程易产生对发酵微生物有毒害作用的副产物,其对微生物生长以及目标产物的生产均产生显著抑制作用。从"生物原料高效转化过程中微生物对抑制物‘应激’机制"、"生物质高效转化过程调控体系构建"以及"多菌群混合培养过程细胞群体协同效应及调控机制"三个方面出发,揭示微生物对生物原料高效转化机制以及调控规律,为理性调控以及构建生物原料高效转化体系提供依据。     

我国生物制造分离过程技术与装备研究进展

<正>生物产物的分离与纯化是生物制造过程的重要单元,关系生化产品的质量与制造成本。大多数生化产品需要综合利用多个分离纯化技术才能确保终端产品质量达标。近年来,我国在相关介质、技术和装备的研究与应用方面取得了长足进步。文章针对生物大分子蛋白、生物乙醇和丁醇、发酵调味品、1,3-丙二醇、呈味核苷酸二钠等典型生物发酵产品的分离纯化。重点介绍了我国近年     

木糖醇大规模发酵生产策略

<正>发酵工艺是木糖醇生产的发展方向,其通过生物选择性催化,大幅度简化了原料预处理步骤和产物分离过程,有效提高从原料到产物的收率。文章对木糖醇大规模发酵生产中的主要技术环节,包括原料选择、水解方法、水解物脱毒与净化、微生物菌种选择、发酵过程与产物分离等问题进行了系统评述,并对这些关键环节的工艺策略选择提出了笔者的观点。     

木质纤维素资源化主要途径及半纤维素优先资源化利用策略

木质纤维生物质是地球上最丰富的可再生资源,可转化为能源、化学品和材料,开发木质纤维生物质有利于废弃物的高值化利用和缓解目前面临的环境污染等问题。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,将其主要组分进行高效分离,是实现多元化、高值化生物精炼的基础。基于此,笔者简要总结了目前主要的木质纤维素资源化途径,如基于纤维素资源化、基于半纤维素资源化、基于木质素资源化、基于碳水化合物资源化以及全组分资源化的研究策略。依据半纤维素在植物细胞壁中承担的角色,结合前期的研究基础,提出半纤维素优先原位催化转化的木质纤维素生物炼制新策略,实现半纤维素的高选择性溶出和高效转化,保留结构完整的纤维素和木质素分级转化为小分子化学品和材料,最终实现资源生物量全利用,多元化产品联产的目的。     

膜技术在绿色生物制造中的应用

生物制造是我国战略性新兴产业发展的重点领域,但生物制造过程中普遍存在着产物抑制、产物浓度低且成分复杂、废水排放量大等问题。膜分离技术应用于生物制造过程,可有效解决生物制造过程中所面临的上述问题。重点介绍了笔者研究团队将膜技术应用于绿色生物制造领域所取得的研究进展,包括高性能渗透汽化优先透醇分离膜的研制与规模化制备技术,高效旋转膜生物反应器的研制,分别实现了乙醇/丁醇发酵-渗透汽化分离耦合和乳酸发酵-旋转膜分离耦合,有效降低了产物抑制,大幅提高了发酵效率;开发了周期性换向-脉冲冲刷膜污染控制技术,成功应用于酱油等调味品的传统发酵行业,显著提高了产品品质,大幅降低了能耗和水耗。以上成果充分显示膜分离技术在绿色生物制造中有着广阔的应用前景。     

生物质原料预处理、组分分离到结构选择性拆分——生物质原料工程学的发展

在石化资源日益匮乏的严峻形势下,生物质将成为未来新一代生物及化工产业的最理想的替代原料.因此,如何使生物质资源成为生物基能源、生物基化学品和生物基材料的通用原料,成为目前世界各国共同关注的焦点和热点.从生物炼制及生物质科学与工程的发展可以看出,原料预处理是实现生物质高效转化的必要手段,而组分分离-定向转化是原料预处理的进一步提升,它可以实现纤维素、半纤维素和木质素的分别转化,但是仍然存在着原子利用率不高、能耗高、工艺路线复杂等问题.鉴于生物质是一个功能大分子体,要使其成为通用原料,应该根据原料结构特点和产物要求,发展结构化功能高值拆分的转化过程,即原料的选择性结构拆分思路.从原料预处理到组分分离,再到选择性结构拆分,实现了原料工程学的发展与逐步成熟,其最终目的是要真正建立以生物质为通用原料的新型工业技术体系和研究平台.     

2014生物质炼制专刊序言

生物质是自然界最丰富的含碳有机大分子功能体,它有望通过"生物炼制"实现"石油炼制"的辉煌。但是由于生物质资源本身及其转化过程的复杂性,生物质产业虽备受关注,却被认为是遥远的未来产业。传统的生物质资源化利用思路都是先耗费一定的能量破坏生物质结构,然后再进行转化,不仅没有考虑到产品的功能需求,而且过程的原子经济性不高。如何实现化学键更加复杂的固相木质纤维素生物质炼制是实现生物质产业的关键和难点。理想的生物质炼制的目的是以最大得率分离木质纤维原料中各个组分,以尽可能地保持分子的完整性,最大可能地优化利用和最终实现最大价值。这就要求生物质炼制应当是基于原料结构、过程转化和产品特点三者的关联,面向原料、面向过程、面向产品的炼制过程。本期专刊报道了我国生物质炼制技术领域专家学者在原料炼制、炼制技术、组分转化等领域取得的最新研究进展。     

转基因何首乌毛状根对8种活性成分的生物转化研究

目的：利用转基因何首乌毛状根悬浮培养体系对青蒿素等8种活性化合物进行生物转化研究。方法：分别向预培养9 d的何首乌毛状根培养体系中加入底物,共培养7 d后终止转化,通过TLC和/或HPLC检测转化产物,使用柱色谱法分离纯化产物。结果：化合物呋喃橐吾酮（6）发生了生物转化,并分离得到两个转化产物;对苯二酚（7）被转化,分离并鉴定出1个转化产物;青蒿素（8）发生了转化,分离得到两个转化产物。结论：转基因何首乌毛状根悬浮体系中存在多种生物酶系统,可对外源底物进行糖基化、氧化、还原和羟基化修饰。     

秸秆分层多级转化液体燃料新工艺的研究进展

目前,秸秆主要作为性质单一组分的纤维素原料而采用生物转化法或快速热解法加以利用。生物转化法主要利用纤维素,而利用木质素和半纤维素较困难;快速热解生物质又使部分组分低值利用,而且得到的生物油品质低。为解决单一的生物或热转化方式存在的问题,提出秸秆分层多级转化液体燃料的新构思,即以秸秆“组分分离、分级定向转化”为核心,将生物转化和热转化有机结合多级转化生产燃料酒精与生物油。研究结果表明,秸秆经过汽爆处理后,采用高浓度发酵一分离乙醇耦合系统,可降低纤维素酶用量,提高了纤维素酶解效率,而且简化操作过程,使蒸馏前乙醇浓度达到60％以上。发酵乙醇剩余物再经热解后,不但热解温度较原秸秆明显降低,而且所得生物油品质有了明显改观。     

生物质废物资源综合利用技术

<正>化学工业出版社出版主要内容包括生物质废物资源的现状及特点、生物质废物资源的利用技术(烯气化利用技术、燃油化利用技术、发电供热利用技术、燃料化利用技术、肥料化利用技术、建材化利用技术、高值化利用技术)、综合利用中主要的二次污染物控制、技术的发展趋势与应用挑战,旨在为广大读者系统介绍生物质废物资源化综合利用技术的发展现状、技术进展和推广     

右旋磷霉素手性转化产物检测方法的建立

建立以右旋磷霉素为底物生物转化产生左旋磷霉素的检测方法。通过考察藤黄微球菌与大肠埃希菌对左旋磷霉素的最小抑菌浓度,确定检定菌种类;优化薄层色谱展开剂系统,将薄层色谱与生物显影相结合对转化产物进行定性;利用含量标准曲线,使用生物活性检测法对转化产物进行定量。藤黄微球菌对左旋磷霉素的最小抑菌浓度比大肠埃希菌小100倍,因此作为本实验的检定菌;薄层色谱的最佳展开剂确定为正丁醇/甲醇/水(4∶3∶2,体积比),此时左旋磷霉素在生物检定板上呈现边缘清晰的抑菌圈,且Rf值为0.51;在1.43~5.0 mg/mL范围内,抑菌圈直径与磷霉素浓度的对数值成正比。以藤黄微球菌作为检定菌,不需要对转化产物进行分离纯化和精制,可利用薄层色谱与生物显影相结合的方法对产物进行定性,利用生物活性检测法对产物进行定量,达到简便快速地对转化产物进行定性和定量的目的。     

Monsanto科学家分离出一种降解草甘膦的细菌

<正> Monsanto公司的研究人员分离出一种生物降解草甘膦("Roundup"除草剂的有效成份)的细菌。美国微生物学会在拉斯维加斯(内华达州)召开的年会上介绍了他们的研究结果。早期研究表明,虽然用工业废物的生物处理系统可以降解草甘膦,但预先没有分离或鉴定出这种特殊的细菌。Monsanto公司农业研究部门的科学家Laurence Hallas和Terry     

生物制造“细胞工厂”的设计与组装

以化石资源为原料的化学品制造行业在消耗不可再生资源的同时,还对生态环境造成了破坏,这给以可再生资源为原料的生物制造带来了发展机遇。与传统化工制造不同,生物制造把细胞作为"生产车间","车间"内每一道工序由酶催化完成。"细胞工厂"除了反应条件温和,还具有较强的可塑性,可根据需求调整或者重构代谢途径来合成各种目标化学品。"细胞工厂"的设计过程遵循如下的准则:1)构建一条由原料到产品的最优合成途径;2)平衡代谢途径中每步反应的代谢流,使该途径代谢通量远高于细胞基础代谢;3)足量地供应合成途径的前体,多个前体根据需要调整供应比例;4)酶促反应往往有各种辅因子的参与,顺畅的代谢通路需要平衡或者再生各种辅因子;5)通过遗传改造或者工艺改进解除产物和代谢中间体的反馈抑制,以获取更高的产量。     

藏红花色素提取新法

利用离子结合力来分离代谢产物是化学家、生化学家、生产天然产品的工程技术人员所熟悉的工艺方法。长期以来,该方法被用来从各种不同的生物原料中获取氨基酸、有机酸、核酸和碱类物。但是,迄今为止尚无文献报导用此法从维管植物提取物中分离出C—葡糖苷醌型查尔酮及有关色素。近几年来,藏花红色素和藏花黄色素愈来愈引起人们的注意,因为它们是食品和软饮料     

食品生产和加工的生物工程学

食品加工工业是应用生物工程技术最古老而且最大的行业。以生物工程学为基础的食品产品和工艺的进一步发展取决于目前工艺的改进,例如,发酵技术,固定化生物催化剂技术以及添加剂和加工助剂的生产,同时也取决于食品生物工程学新的机会的发现。在食品原料(food material)的特性、安全性和质量控制方面,在加工方法上,在废物转化和利用工艺方面,在目前所使用的食品微生物和组织培养系统中,需要作很多改进。还需要对食品原料的结构-功能关系和生物原料(raw material)的细胞生理学和生物化学进行基础研究。     

固定化酶与细胞作为实用催化剂

生物工程的实际应用包括化学品、燃料、食物与药物的生产、废物处理、临床与化学分析毒物测定及医疗用途,已引起重视。只有完整细胞(微生物、动植物细胞)和分离的酶才能在这些领域中起制造与转化作用。     

木质纤维素原料中漆酶天然介体的研究进展

漆酶作为一种多功能金属氧化酶,被认为是未来工业生物催化中"可持续环境友好过程生物技术的工具"。但是由于典型漆酶催化体系中合成介体存在价格昂贵且有毒等问题而一直未能实现工业化。从木质素小分子前体物质或者中间体及降解产物中寻找稳定、高效、低毒和价廉的天然介体成为当前的研究热点和重点。本文从漆酶介体的类型与催化机理、木质纤维素原料炼制中间产物(如汽爆秸秆水洗液、造纸黑液、木质纤维素生物降解产物等)中天然介体的种类与分离等方面,论述从木质纤维素原料降解产物中分离漆酶天然介体并进行应用的可行性,为挖掘高反应活性的漆酶天然催化介体,构建漆酶多介体连续催化体系,实现木质纤维素原料降解产物的定向高值利用奠定基础。     

加快推动生物制造创新研究

<正>生物制造作为生物产业的重要组成部分,是生物基产品实现产业化的基础平台,也是合成生物学等基础科学创新在具体过程中的应用。生物质是自然界唯一含碳的可再生能源,发展绿色生物制造生产燃料乙醇、生物柴油、生物航煤、生物甲烷以及各种化学品和可降解生物材料是其最佳利用途径。生物制造将从原料源头上降低碳排放、通过工业生物技术实现绿色清洁的生产工艺,将从根本上改变我国经济社会发展"高能耗、高排放"的现有模式。重大化工产品(化学品、能