广西非粮生物质能源产业发展现状及近期技术需求

介绍了广西非粮生物质燃料乙醇、生物沼气、颗粒燃料方面的产业发展现状与研发现状,分析了广西非粮生物质能源产业存在的主要技术问题,提出近期该产业的技术需求。

我国木薯生物质能源产业发展现状与科技需求

在分析我国木薯生物质能源产业现状和科技发展进展的基础上,指出了当前木薯生物质能源产业科技发展存在的主要问题。提出了下一步产业发展的科技需求,重点是加强高产高粉木薯新品种培育和配套栽培技术研究,开展木薯全程机械化系列产品的研发,加强木薯综合利用技术和产品攻关及木薯废弃物的资源化利用技术的研发力度。

能源木薯生物技术育种的开发利用研究

在分析我国生物乙醇原料——木薯现状和能源木薯品种选育现状的基础上,从木薯品种抗病性、产量、淀粉含量、淀粉品质、耐储性、耐寒性等方面探讨能源木薯生物技术育种开发利用的研究方法。

拉曼光谱技术在微生物细胞代谢动态研究中的应用进展

拉曼光谱是一种基于拉曼散射的光谱分析技术,具有高效率、非接触和实时性的优点,常用于微生物学研究中的微生物细胞生理生化分析。该文简单介绍了拉曼光谱在微生物细胞分析中的优势,主要总结了其在真菌(酵母、动植物病原真菌)、细菌(产芽孢细菌、病原细菌)和微藻细胞研究中的应用,并展望了拉曼光谱分析技术未来的发展方向。为深入开发利用微生物资源和微生物快速分类鉴定及选育等提供新的思路。

纤维素类生物质合成多元醇的研究进展

随着化石能源的日益耗竭,可再生的生物质能源成为最理想的替代能源。通过催化转化的方法将生物质转变为重要的工业原料是解决能源危机的有效手段。多元醇作为一种重要的工业原料,可以用来合成氢气、液体燃料和化学品。作为自然界最为丰富的生物质,纤维素可以通过催化转化的方法转变为多元醇。本文对纤维素类生物质合成多元醇的方法及研究进展进行了评述,提出了一步法水解/氢化和直接氢化法为纤维素类生物质合成多元醇的可能的发展方向。

微生物DNA条形码技术的研究进展

微生物DNA条形码技术是利用DNA条形码作为标记进行微生物物种鉴定的技术,目前在微生物的研究中应用广泛。本文综述了微生物DNA条形码技术在应用中的优势、局限性和发展,为微生物DNA条形码技术的进一步应用提供参考。

单分子成像和追踪技术在工业微生物研究中的应用

在单分子工具和技术的迅速发展过程中,单分子荧光显微镜技术脱颖而出,可以高特异性地监测荧光标记的生物分子的时空行为,成为研究生物系统的有力工具。然而,单分子成像和追踪技术在工业微生物研究及酶工程领域中的应用仍处于起步阶段。随着生物工程技术、合成生物学和代谢工程等科学技术的迅猛发展,工业微生物的应用日趋广泛。但是,菌株往往难以在整个培养期间保持最大的生产能力,导致在经济效益上不能满足产业化的需求,成为制约微生物细胞工厂发展的一个瓶颈,对酶学研究提出新的挑战。单分子成像和追踪技术具有直接、准确、实时等监测优点,可以直接在活体生物上进行研究,成功地实现了对单分子酶催化过程的实时监控,发现了多种酶的新单分子行为及反应机制。这些技术有助于各种新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研发。本文简述单分子成像和追踪技术的主要特点(以荧光显微镜为主),总结近年来单分子成像和追踪技术在微生物研究、酶学研究中的应用,及其在工业微生物研究中的应用现状和面临的挑战。这些技术的应用必将促进纳米生物学的发展,推动酶工程改造,提高细胞工厂的生产能力。

响应面法优化竹材热裂解制备生物油的工艺研究

为了提高竹材生物质流化床快速热裂解制备生物油产率,利用响应面法优化其最佳工艺条件。试验选择热裂解温度(450～550℃)、气相停留时间(1.5～2.5 s)和物料粒径(0.18～0.22 mm)三因素作为独立变量,采用中心组合设计建立模型和考察上述因素对生物油收率的影响。结果表明三因素对生物油收率具有显著影响而它们之间的交互作用均不显著。依据所得到的模型,在各因素设定范围内获得的最佳工艺条件为:热裂解温度519.0℃、气相停留时间2.1 s、物料粒径0.18 mm,生物油理论收率为58.17%。在该条件下进行的三次重复试验,竹材生物油的实际平均收率为57.85%,与模型预测值58.17%无显著差异。响应面法简便、高效,优化结果能给生物质流化床快速热裂解制备生物油制备工艺提供一定的参考。

高产生物丁醇新菌株的筛选、鉴定及发酵研究

丁醇是具有巨大应用潜力的可再生能源。为了获得高效生产丁醇的菌株,通过玉米培养基富集、丁醇耐受筛选的方法,从自然环境(牛粪、沼气池和土壤)来源的60份样品中分离获得1株丁醇发酵比率高的新菌株,菌株命名为gxzp-13-2。经梯度浓度葡萄糖发酵试验表明,5%葡萄糖发酵丁醇产量较高,最高可达10.05 g/L,总溶剂达到13.95 g/L,丁醇比约为72.1%,转化率为31.8%。对此菌株进行了分子鉴定,经16S rDNA基因序列同源性分析表明,gxzp-13-2与拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)的同源性最高,相似性高达98%。gxzp-13-2在厌氧固体培养基上生长,菌落呈紫色。该菌株为下一步的菌种基因改造工作提供了研究基础,也为丁醇发酵提供了宝贵的菌种资源。

产高纯度L-乳酸大肠杆菌基因工程菌的初步研究

本文以鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)基因组为模板,扩增出L-乳酸脱氢酶基因ldh,将其连接到表达载体pSE380,转化到D-乳酸脱氢酶及丙酮酸甲酸裂解酶双缺失的大肠杆菌FMJ144中,摇瓶发酵得到3.5g/L的高纯度为99%的L-乳酸。

基于单细胞拉曼光谱技术的葡萄球菌黄素生物合成分析

利用光镊拉曼光谱技术研究吲哚对金葡菌细胞中葡萄球菌黄素合成的抑制作用以及色素含量在分批培养过程中的动态变化。收集经不同浓度吲哚(终浓度为0,0.2,0.6,0.8,1.2和1.5 mmol/L)处理后的以及不同培养时间的金葡菌单细胞的拉曼光谱,以光谱1523 cm-1峰强度表征色素含量,并与紫外可见分光光度法得到的结果进行比较。结果表明,细菌拉曼光谱1523 cm^(-1)峰强度与分光光度法测得的色素含量有良好的线性关系,相关系数达0.9772;群体和单细胞水平的光谱数据均表明,吲哚可剂量依赖性地抑制葡萄球菌黄素的合成,色素含量降低幅度超过70%;在分批培养中细菌色素含量在对数生长中期(12 h)达到最大值,各个时间点的群体内部细胞间色素含量的异质性较小,RSD在39.2%~61.1%之间。本研究表明光镊拉曼光谱技术是一种在单细胞水平分析葡萄球菌黄素含量的可靠方法。

离子液体-水共溶剂作用下木质素转化为酚类物质的研究

以离子液体-水为共溶剂,磷钼酸铯为催化剂,对木质素进行降解制备酚类化合物。考察了共溶剂中水的加入量对木质素转化率及酚类物质选择性的影响;同时,考察了温度、催化剂质量分数及反应时间对木质素转化率和酚类物质选择性的影响。结果表明,在反应温度为180℃、催化剂质量分数为6%、离子液体质量为150 mg、水的用量为20μL、反应时间为100 min时,木质素的转化率及酚类物质收率均达到最大值,分别为87. 78%和20. 08%。GC-MS分析结果表明,降解产物中酚类物质主要包括二甲氧基苯酚、苯酚、4-乙基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚。

基因敲除提高大肠杆菌工程菌生产异丁醇产量的研究

探究pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株对大肠杆菌工程菌发酵生产异丁醇的影响。运用Red重组系统敲除大肠杆菌BW25113的pflB、frdAB、fnr和AdhE基因,构建pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株E.coliBW25113H,结合本实验室已经构建的表达质粒pSTV29-alsS-ilvC-ilvD-kdcA,并检测该工程菌在1L发酵罐的发酵过程中的生物量、突变菌株的稳定性、异丁醇产量及有机酸含量的变化情况。成功获得pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株BW25113H。发酵结果表明,该工程菌能以较长时间,较高比生长速率保持对数生长期,其稳定性较好,异丁醇产量增加了40%。成功构建pflB、frdAB、fnr和AdhE四基因缺失突变株BW25113H,结合非自身发酵途径使异丁醇的产量由3 g/L提升至4.2 g/L。

基因敲除技术及其在微生物育种中的应用

基因敲除是自20世纪80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术,是研究基因功能的直接手段,而且在微生物育种方面发挥了巨大的作用。论述了基因敲除的基本原理、几种常用技术及该项技术在微生物育种方面的应用。分析存在的问题并展望了相关技术诸多领域的发展趋势。

生物法合成乙偶姻手性异构体的研究进展

乙偶姻是一种重要的四碳平台化合物,在食品、医药、烟草、化妆品、化工等行业具有广泛的用途,其手性异构体(R)?乙偶姻和(S)-乙偶姻由于具有独特的立体结构,还可用于合成高附加值手性药物、化学中间体、液晶材料。本文综述了近年来利用酶法、全细胞催化法和基因工程菌发酵法制备手性乙偶姻的研究成果,介绍了利用代谢工程、合成生物学等技术在构建基因工程菌株,以及在提高乙偶姻产量、转化率和光学纯度方面所取得的研究进展。最后讨论了目前所存在的问题和难点,以及今后应该重点关注的研究方向。

微波技术在农产品加工领域的应用研究进展

微波技术具有高效、节能、清洁和易于控制等显著优点,在农产品加工领域中有着广泛的应用。本文介绍微波技术在农业加工领域中干燥、杀菌、灭虫、杀青和烹饪等方面的应用研究进展,并简要分析微波技术应用于上述方面时存在的优缺点。最后,文章指出微波技术目前存在的问题,并对其未来的发展提出建议。

Genome shuffling研究进展及其在微生物育种中的应用

Genome shuffling技术是近年来出现的一种新的微生物育种方法,与传统方法相比,该方法更加高效快捷。论述了Genome shuffling的发展过程、基本原理及特点、技术过程以及该项技术的应用与发展前景。

非均相催化剂两步法催化潲水油制备生物柴油

对取自餐饮的潲水油进行一系列预处理,脱去其中的胶类、色素、水分等杂质,然后用自制的固体酸、固体碱催化剂经"两步法"工艺将其转化为生物柴油。结果发现,在预酯化反应中,催化剂A用量为6%、醇油摩尔比为12∶1,反应2.5 h后,潲水油的酸值由50 mg KOH.g-1降至2 mg KOH.g-1。通过正交实验得到碱催化酯交换反应最佳条件为:反应时间2 h、反应温度100℃、催化剂B用量6%、醇油摩尔比9∶1,在此条件下转化率达96.4%。表明所制备的固体酸、固体碱催化剂能有效将潲水油转化为生物柴油。

利用联合生物加工生产纤维素乙醇的研究进展

联合生物加工(consolidated bioprocessing)是将纤维素酶的产生、纤维素酶解、糖发酵全部同时在一个反应器中完成,整个反应过程由一种微生物或微生物集合体来完成。联合生物加工具有工艺简便、成本低、效率高等优点,被广泛认为是最优的纤维素乙醇生产策略,又被称为第三代生物燃料。本文介绍构建符合联合生物加工要求菌株的2条途径,第1类联合生物加工菌株改造纤维素酶生产菌,使其能够高产乙醇;第2类联合生物加工菌株改造乙醇高产菌株,使其能够分泌纤维素酶。本文还对联合生物加工候选菌株及其优缺点做了概括,为今后研究提供了理论基础和指导方法。

微生物催化合成丙烯酸的研究进展

丙烯酸是一种重要的平台化合物,从它出发可以合成一系列市场广阔、附加值高的产品。传统的丙烯酸化学合成法以不可再生的化石资源为原料,并对环境造成严重污染。本文从可持续发展及环境保护的角度出发,综述丙烯酸的微生物合成途径以及合成关键酶等方面的研究进展,分析探讨不同生物合成途径的优劣之处,并展望利用微生物高产丙烯酸存在的瓶颈以及有潜力的发展方向。