电-酶偶联催化转化CO_(2) 的研究进展

实现对CO_(2)的高效资源化利用不仅可保障经济高质量发展,而且能助力实现“双碳”目标。生物催化转化CO_(2)是利用活细胞或酶作为催化剂,以CO_(2)为原料合成复杂有机分子的过程。生物酶催化剂具有选择性高、操作条件绿色温和以及易实现碳碳偶联等优点,有助于将CO_(2)转化为高附加值产品。但由于CO_(2)的高化学惰性,使得CO_(2)的活化和C O断键成为一个难题。受天然光合作用启发,研究人员提出了电酶偶联催化转化CO_(2)策略,即利用电化学体系,结合非固定化或固定化酶,利用电能驱动酶催化C O断键,并将CO_(2)转化为高附加值化合物。本文从NAD(P)H非依赖型和NAD(P)H依赖型氧化还原酶与电极之间的电子传递机制出发,重点阐述了酶与电极间的相互作用、电极的修饰方法和新型电酶耦合体系的研究进展,概述了电酶偶联用于CO_(2)催化转化所面临的主要挑战和未来发展前景。

微生物制造绿色化学品研究进展

微生物制造利用生物质和二氧化碳等可再生原料进行化学品的绿色生产,显示出了巨大的二氧化碳减排潜力,是促进实现“碳中和”目标的重要途径,其核心内容之一是高效微生物细胞工厂的设计与构建。综述了基于基因组规模代谢网络模型的代谢流分析和代谢途径预测研究进展;介绍了新型基因组编辑工具助力微生物细胞工厂的高效开发;总结了代谢调控策略用于提升细胞工厂生产能力。此外,还概述了微生物制造关键技术在第三代生物制造中的应用。最后,展望了未来微生物制造在化学品生产中的应用和发展方向。

固定化假丝酵母脂肪酶合成棕榈酸异辛酯

开发了固定化假丝酵母脂肪酶 99 12 5合成棕榈酸异辛酯的工艺 .对反应温度、酶用量、底物摩尔比等酯化反应条件进行了研究 .脂肪酶以吸附的形式固定在织物膜上 ,以 1g棕榈酸、 0 6 7g异辛醇、 0 12g固定化脂肪酶和 5ml石油醚组成的反应系统在 4 0℃条件下反应 2 4h ,酯化率可达 96 6 % .固定化酶连续反应 9批后酯化率仍维持在 90

姿态传感器采集测试系统的设计与实现

设计了一套基于STM32单片机的姿态传感器无线采集测试系统,大大方便了姿态传感器的研究与应用。首先设计了姿态传感器采集测试系统的整体框架;接着对测试系统的各部分硬件电路进行了说明,描述了ADXL204加速度和ADXRS150陀螺仪传感器的电路和计算公式,并说明了STM32单片机和PC上位机程序的结构和流程;最后利用本测试系统对ADXL204和ADXRS150传感器进行了测试和分析;通过对这两种传感器数据进行卡尔曼滤波,消除陀螺仪的漂移,同时减少了加速度传感器有害的噪声,从而得到精确的角度。

加快推进绿色生物制造助力实现“碳中和”

首先分别从全球新一轮科技革命和产业变革战略、我国化工制造模式变革、实现“碳中和”、实现农业工业化的角度,阐述了绿色生物制造的涵义与意义;其次,对我国生物制造产业发展现状、战略需求进行了分析,文章指出我国生物制造产业虽然起步较晚,但近年来发展迅速,在生物发酵、生物基产品和生物质能等领域形成了一定基础,但是核心层仍然存在短板,表现为关键核心技术和前瞻技术储备不足、核心装备研发落后、市场化程度低、竞争力不足;最后,文章对未来生物制造发展的重点方向与路径提出了相关建议,具体包括推进原料体系多元化战略、建立先进生物制造技术体系。文章指出加快从基因组到工业合成技术、装备突破,支撑生物基化学品、生物基材料、生物能源等重大产品的绿色生产,以生物制造推动“农业工业化、工业绿色化、产业国际化”,对于我国走新型工业化道路,实现财富绿色增长和社会经济可持续发展具有重大战略意义。

黄须菜籽成分分析

黄须菜籽经有机溶剂抽提出油率为 38% ,气相色谱法测定脂肪酸的组成为 :w(棕榈酸 ) =6 .11%、w(棕榈油酸 ) =1.18%、w(硬脂酸 ) =1.47%、w(油酸 ) =13.19%、w(亚油酸 ) =71.99%、w(亚麻酸 ) =5 .45 % ,不饱和脂肪酸含量较高 ,占脂肪酸总质量的 92 .8%。毛油中w(β +γ VE) =0 .0 2 % ,w(磷脂 ) =0 .5 5 7%。饼粕中w(灰分 ) =8.95 7% ,w(总氮 ) =2 .794%。黄须菜籽油可以作为医疗保健。

Candida sp. 99-125脂肪酶及其在化学品合成中的应用

传统的酯化或转酯化产品的合成通常需要高温、强酸、强碱等相对苛刻的条件,脂肪酶由于其生物催化过程具有高效、高选择性、条件温和和环境友好等特点,在化学品的合成中越来越受到人们的关注。本课题组开发了一种可以用于酯类合成的新脂肪酶,并且实现了该酶的工业化生产。来源于Candida sp. 99-125的脂肪酶在非水相中对酯化和转酯化反应具有高效的催化活性和稳定性。本文介绍了该脂肪酶的发酵生产及其在中长链脂肪酸酯、二元酸酯、维生素A棕榈酸酯、手性化合物以及生物柴油等多种化学品的合成中的应用。

固定化假丝酵母脂肪酶催化合成辛酸甘油酯

以自制固定化假丝酵母脂肪酶作为催化剂,研究了无溶剂体系中辛酸和甘油直接酯化合成辛酸甘油酯的反应条件。考察了酶的种类、底物的物质的量之比、温度、酶量、甘油的初始含水量和反应时间等因素对辛酸转化率和产物组成的影响。结果证明,以纺织物作为载体制备的固定化假丝酵母脂肪酶适宜催化辛酸甘油酯的合成。最优反应条件为:辛酸与甘油的物质的量之比为2∶1,固定化假丝酵母脂肪酶加量为0.5g/0.69g甘油,温度为40℃,振荡培养箱转速为190 r/min。最优反应条件下辛酸转化率可以达到94%以上,经过简单处理的固定化酶可以重复使用4批。

固定化脂肪酶催化合成棕榈酸异辛酯的反应器制备研究

开发了填充床式固定化酶反应器合成高档化妆品原料棕榈酸异辛酯的生产工艺,以棕榈酸,异辛醇为原料,使用实验室自制的固定化假丝酵母脂肪酶99-125为催化剂。并对反应器的固定化酶用量,底物浓度,循环流速,填充柱径高比等操作参数以及稳定性进行了研究,反应12 h最终的酯化率可达97%,固定化酶使用31批以后,12 h酯化率仍然可以达到93%。

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。

绿色经济与法律法规体系构建探讨

随着我国经济的飞速发展,能否构建完整的绿色经济法律法规体系,直接影响着绿色经济的发展以及我国社会的发展。由此可见,绿色经济的发展与其相关法律法规体系的构建,有着极大的联系。在此,本文针对绿色经济与法律法规体系的构建,做以下探讨。

以天然纤维织物为载体固定化脂肪酶

针对天然纤维载体表面氨基和羧基丰富的特点,选取戊二醛和碳二亚胺分别对此二种基团进行预活化,然后共价固定化脂肪酶Candidasp.99-125。考察了pH、温度等对不同载体固定化酶与游离酶的酶活力影响。结果表明,固定化后的脂肪酶对于酸碱的耐受范围变宽,最适pH向碱性方向移动,对温度适应范围也变宽。在相同的保存条件下,固定化酶较游离酶能更好的保持酶活力。在酯化反应中,活化后的载体对酶活稳定性有更明显的改善。

餐厨垃圾转化为生物肥料的探索研究

为了解决餐厨垃圾回收处理难等问题,探索餐厨垃圾资源化利用,以学校食堂餐厨垃圾作为研究对象,经过固液粗分后,重点研究了废液发酵培养粘红酵母获得菌体的可行性,最后以大豆为试验材料,分别研究了固体垃圾和发酵菌体作为生物肥料的肥效。试验结果表明,粘红酵母可以利用餐饮废水,最佳发酵时间24h时获得菌体干重12g/L;粘红酵母最适宜生长pH为5.5;固体垃圾和发酵菌体对幼苗期大豆豆苗的生长有一定的促进作用,按照每公顷的最佳施用量为450kg。

脂肪酶粉催化酯化合成三羟甲基丙烷酯

以辛酸、癸酸和三羟甲基丙烷作为反应底物,利用Candida sp.99-125脂肪酶粉催化反应,研究了反应条件对酶法合成三羟甲基丙烷三辛癸酸酯的影响,并在实验中找到一种可以提高酶粉稳定性的添加剂β-环糊精。结果表明,加入0.01 mol三羟甲基丙烷(TMP)(1.34 g),n三羟甲基丙烷/n(癸酸+辛酸)=1∶4,其中n癸酸∶n辛酸=1∶1,添加水的质量分数为0.05%(以底物总质量为基准)、脂肪酶粉的质量分数为12%(以底物总质量为基准)、β-环糊精的质量为酶粉质量的1.5倍,40℃下在恒温摇床中,振荡反应130 h,转速130 r/min。在此条件下,反应产物三羟甲基丙烷三辛癸酸酯(三羟基酯)的质量分数可达到80%左右,酸与酯分离后收率可达96%;连续使用6批添加了β-环糊精的脂肪酶粉,三羟基酯的质量分数可保持在60%以上,与固定化酶的使用寿命相当。

生物燃料乙醇产业未来发展的新模式

燃料乙醇产业是我国重点培育和发展的战略性新兴产业之一,在国家推进工业化与信息化深度融合的背景下,利用我国在工业互联网和第五代移动通信(5G)技术上的优势,以大数据、数字孪生和区块链等新技术为支撑,推进生物燃料乙醇产业的智能化、安全化发展新模式,对于我国燃料乙醇产业高质量发展具有重要意义。本文梳理并总结了国内外生物燃料乙醇产业的发展现状,凝练产业智能化、安全化发展面临的问题,提出了生物燃料乙醇产业智能生产新模式、安全生产新模式和产业管理新模式的总体思路。研究表明,我国生物燃料乙醇产业发展应在国家、地方和企业的保障与积极配合下,从国家战略层面引导产业发展,推进生物燃料乙醇产业基地特色化、联合化、智能化发展;加大"产学研"合作力度,创新生产模式和生产技术,提升国际市场竞争力;进一步开展关键技术攻关,实现以纤维素类生物质为原料的生物燃料乙醇技术突破,为国家粮食安全问题提供战略储备。

产物作溶剂体系固定化酶催化合成棕榈酸异辛酯

以产物作为溶剂,采用固定化脂肪酶催化合成棕榈酸异辛酯。考察了溶剂用量、底物用量比、水含量、水活度对反应的影响以及固定化酶的使用寿命。研究结果表明,最适溶剂量为每g棕榈酸3 mL棕榈酸异辛酯,最适醇酸物质的量比为1.3∶1;同时体系中水含量越高反应转化率越低,使用MgC l2饱和盐溶液可将反应体系的水活度控制在0.33左右,可使反应转化率增加20%左右。以1 g棕榈酸、0.67 g异辛醇、0.12 g固定化脂肪酶和3 mL棕榈酸异辛酯组成的反应系统在40℃条件下敞口反应24 h,酯化率可达97.5%,固定化酶连续反应30批后酯化率仍能达到95%以上。

微生物利用二氧化碳合成燃料及化学品——第三代生物炼制

对由石油枯竭与温室气体排放引起的全球气候变化的担忧激发了人们对化石燃料可再生替代品的兴趣。研究人员进行了大量的研究探索,旨在利用微生物细胞工厂将可再生能源和大气中的二氧化碳转化为燃料及化学品。本文讨论了合成生物学技术助力微生物二氧化碳利用合成燃料及化学品(第三代生物炼制)的最新进展。在概述了目前已经发现的六条存在于微生物体内的二氧化碳固定途径的关键蛋白以及能量利用等情况后,回顾了以二氧化碳为原料的微生物应用(包括纯微生物固碳法与光电耦合微生物固碳法),并提出了二氧化碳固定和能量捕获中的重大机遇和障碍。最后,总结了在二氧化碳利用方面,理想的微生物选择所需考虑的因素以及目前较有吸引力的二氧化碳利用的宿主微生物。

新一代生物工艺研发与制造技术及高通量微小型生物反应器

近些年,人们认识到快速反应时间对应对烈性传染病具有至关重要的作用,然而传统工艺和技术无法有效应对。以美国卫生部为代表的机构提出并开始践行新一代工艺研发与生物制造的技术平台,其目的是要极大缩短生物工艺研发和生产的周期,从而快速应对。精准医学的发展对医药研发与生产也提出了产品研发制备周期短、种类增加、数量减少的新要求,需要新一代的研发与生产技术。实现快速研发的核心设备是微小型生物反应器,新一代技术核心包括高通量筛选、高通量工艺研发,一次性技术,模块化及柔性化生产。新一代工艺研发与生物制造技术不仅关系到国家安全、人民生命健康,其作用及影响将辐射到整个生物加工制造领域,社会与经济价值巨大。

高效溶液法制备延迟荧光电致发光器件研究

本文以2-[对-N,N-二苯基氨基-苯基]-S-二氧硫杂蒽酮(TXO-TPA)为发光材料,4,4′,4″-三(9-咔唑基)三苯胺(TCTA)为主体材料,通过溶液法与真空蒸镀相结合的工艺,制备了高效延迟荧光型电致发光器件。为了考察不同电子传输材料对器件性能的影响,分别选取TmPyPB、TPBI、BCP、Alq3作为电子传输层制备器件,并对器件的性能进行系统的研究。结果表明:由于1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)具有合适的HOMO/LUMO能级、高的电子迁移率以及高的三重态能级,利于电子的传输和激子的阻挡,以其为电子传输层的器件显示出最佳的性能,器件的开启电压低至3.6V,电流效率达到16.2cd/A,最大的EQE达到5.97%。

预处理固定化脂肪酶膜对酯化反应的影响

考察经多种天然添加剂、活性剂成分及有机相反应前预处理实验室自制固定化酶膜对十二酸十二醇、维生素A/C棕榈酸酯、棕榈酸异辛酯等酯化合成的影响。结果发现:经过明胶、多羟基化合物PVP及含活性剂成分复配乳液PDMS等处理后,酶膜对十二酸十二醇酯化酶活有1.2—1.5倍不同程度提高;相比冻干酶粉完全失活含质量分数98%PEG6000的冻干酶粉催化酯化率在70%以上,结合盐及聚乙二醇高分子化合物对酶保护作用,该方法适于冻干Candida sp.99-125脂肪酶粉的预处理;而在所选常用有机溶剂中酶活性稳定,可用于反应后酶膜的再生。在棕榈酸异辛酯的酯化合成中,复合乳剂PDMS对酶稳定性没有影响,而天然羟基化合物PVP及乳糖明显有利于酶活性的保持、酶重复使用次数的增加。