人工代谢路径适配性的研究进展

微生物细胞工厂以可再生资源为原料,实现了大宗化学品和天然产物的可持续生产,并有望替代石油化工炼制和动植物提取。剪接天然或人工代谢路径是构建微生物细胞工厂的基础。然而,剪接代谢路径造成的代谢流扰动,导致微生物细胞工厂的适配性差,降低了微生物细胞工厂的生产性能。提高人工代谢路径之间的适配性,以及人工代谢路径与底盘微生物细胞之间的适配性,将是改善微生物细胞工厂生产性能的关键。本文从强化与平衡人工代谢路径的代谢通量,解除人工代谢路径与底盘细胞内源代谢路径的交互作用,以及强化人工代谢路径与底盘细胞整体代谢网络的适配性层面,对提高微生物细胞工厂适配性的研究现状进行介绍。开发高效的多重适配性调控策略,在细胞水平重置代谢路径的适配性与提高微生物细胞对代谢产物的适配性,将是未来的研究重点。     

一碳资源在酵母中的利用与转化

在当前日趋严重的气候与能源危机下，传统的化工行业亟需减少对化石燃料的依赖，转而开发利用更为清洁可持续的原料，如包括甲醇、甲酸和二氧化碳等在内的一碳资源。作为真核生物的酵母由于细胞器的存在能够隔绝一碳化合物代谢过程中产生的有毒物质渗入细胞质对细胞产生毒害，在一碳化合物的生物转化中极具潜力。近年来，随着对甲醇代谢途径愈发深入地了解以及遗传操作工具的逐步完善，利用天然甲醇酵母以甲醇作为碳源生产化学品取得了重要进展。同时，开发常用的工业酵母如酿酒酵母、解脂耶氏酵母为人工甲基营养型酵母，实现将一碳资源进行高值化转化也取得了不俗的成就。本文着重讨论了酵母底盘在转化利用一碳原料方面的研究进展，在此基础上讨论并分析了目前一碳资源生物转化存在的瓶颈以及潜在的解决方案，指出随着更多精准高效的工具的开发以及对细胞代谢网络的阐释，依托酵母细胞进行一碳资源的生物转化将在未来的绿色生物制造中扮演越来越重要的角色。     

放线菌聚酮类化合物的合成生物学研究及生物制造

聚酮化合物具有广泛的药用活性和极高的经济价值,但如何高效、经济、绿色、环保地合成聚酮化合物是目前急需解决的问题。随着合成生物学的发展及分子生物学技术的进步,不断有新的技术和策略被用于聚酮化合物的生物制造。本文介绍了聚酮化合物生物制造中的关键酶、前体物质及代谢途径等,分析了通过CRISPR技术及翻译后修饰代谢工程优化代谢调控网络;通过替换及优化启动子等手段改造与优化代谢途径;通过构建简单、高效的异源表达系统等策略提高聚酮化合物的生物制造效率等。在此基础上对红霉素、阿维菌素、多杀菌素的合成生物学研究的最新进展进行了总结,进而对当前聚酮化合物生物制造面临的产量及效率低下等问题和可能的解决途径,如平衡初级代谢与次级代谢,构建新型、优势底盘细胞及代谢网络的重新设计与改造等进行了展望。     

合成类胡萝卜素细胞工厂的快速构建和定向进化

类胡萝卜素具有丰富的颜色和强抗氧化活性,这赋予了该类产品较高的商业价值,加速了该类产品合成路径在异源底盘中的构建进程,使之成为发展非理性设计策略的有效研究对象。本文主要针对微生物合成类胡萝卜素细胞工厂构建中的瓶颈问题,从增强合成类胡萝卜素前体GGPP的供给利用以及缓解各类胡萝卜素产品对微生物底盘细胞的胁迫压力两个角度,系统综述非理性设计策略对元件优化、模块适配和多维调控等路径构建优化方法的丰富,以及对不同尺度的DNA变异和适应性进化等底盘进化手段的推动作用。并从扩展类胡萝卜素合成底盘物种的多样性和丰富非天然类胡萝卜素产品结构的可获得性的需求出发,对构建合成该类产品微生物细胞工厂自动化和智能化的发展趋势进行展望。     

合成生物学在生物基塑料制造中的应用

合成生物学是以工程学思想为指导,对天然生物基因组进行改造和重构,合成新的生物元件,构建新的代谢途径,生产新产品或获得新表型的新兴学科。生物基塑料是以天然物质为原料在微生物作用或化学反应下生成的塑料。利用合成生物学改造工程菌株的方法制备合成生物基塑料已经成为学术界和产业界关注的热点。本文综述了合成生物学的发展和重要的合成生物学技术,重点综述了利用合成生物学技术构建聚羟基烷酸酯、尼龙、聚乳酸和丁二酸丁二醇酯等生物基塑料聚合物单体及其衍生物的代谢途径和工程优化领域的研究进展。     

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。     

维生素A生物合成的研究进展

维生素A是维持人体代谢的必需维生素,在食品、药品及护肤品等多个领域占有重要地位,是三大维生素支柱产品之一,应用前景广阔。市场上的维生素A主要来源于化学合成和天然提取。近年来,随着绿色生物制造的发展,维生素A的生物合成研究取得了重大的进展。总结了维生素A生物合成的研究现状,并对维生素A生物合成的优化改造方案进行了分析归纳,概述了维生素A发酵生产以及产品组分调控和储存策略,最后对生物合成维生素A的现状进行总结与展望。     

维生素A生物合成的研究进展

维生素A是维持人体代谢的必需维生素,在食品、药品及护肤品等多个领域占有重要地位,是三大维生素支柱产品之一,应用前景广阔。市场上的维生素A主要来源于化学合成和天然提取。近年来,随着绿色生物制造的发展,维生素A的生物合成研究取得了重大的进展。总结了维生素A生物合成的研究现状,并对维生素A生物合成的优化改造方案进行了分析归纳,概述了维生素A发酵生产以及产品组分调控和储存策略,最后对生物合成维生素A的现状进行总结与展望。     

微生物合成2,3-丁二醇的代谢工程

2,3-丁二醇（2,3-BD）是一种重要的微生物代谢产物,广泛应用于食品、医药、化工等多个领域。微生物合成2,3-BD的效率不高一直制约着其生物制造工业化进程,应用代谢工程的理论和方法优化微生物的代谢途径有望解决这一问题。本文全面总结了近年来微生物合成2,3-BD研究过程中的菌株改造和构建技术,包括过表达合成途径中的关键酶编码基因、敲除旁路代谢途径关键酶编码基因、应用辅因子工程手段对天然菌株代谢网络进行重新设计和合理改造,以及利用合成生物学技术在模式菌株中构建全新的代谢途径,实现2,3-BD的高效生物合成。最后,本文对未来的研究方向进行了展望,提出了进一步利用先进的合成生物学方法构建高效细胞工厂的指导性建议。     

微生物合成2,3-丁二醇的代谢工程

2,3-丁二醇(2,3-BD)是一种重要的微生物代谢产物,广泛应用于食品、医药、化工等多个领域。微生物合成2,3-BD的效率不高一直制约着其生物制造工业化进程,应用代谢工程的理论和方法优化微生物的代谢途径有望解决这一问题。本文全面总结了近年来微生物合成2,3-BD研究过程中的菌株改造和构建技术,包括过表达合成途径中的关键酶编码基因、敲除旁路代谢途径关键酶编码基因、应用辅因子工程手段对天然菌株代谢网络进行重新设计和合理改造,以及利用合成生物学技术在模式菌株中构建全新的代谢途径,实现2,3-BD的高效生物合成。最后,本文对未来的研究方向进行了展望,提出了进一步利用先进的合成生物学方法构建高效细胞工厂的指导性建议。     

MOFs材料在CO2加氢制甲醇催化剂中的应用

作为最主要的温室气体，CO₂的大量排放引发了全球变暖等一系列环境问题。利用CO₂加氢合成甲醇是实现CO₂循环利用、解决环境问题的切实可行的途径。开发高效、高选择性的催化剂是实现CO₂加氢制甲醇工业化应用的关键。近年来，金属有机骨架(MOFs)材料由于其结构多样性、设计灵活性的特点在催化领域引起了广泛关注，MOFs材料应用于CO₂加氢制甲醇催化剂的合成，可以有效解决目前CO₂加氢制甲醇催化剂存在的反应选择性低、CO₂转化率低、合成速率低等一系列问题，提高催化性能。综述了CO₂加氢制甲醇MOFs材料催化剂的研究进展，论述了MOFs材料应用于CO₂加氢制甲醇催化剂的优势及合成方法，评价了MOFs材料对不同的金属基催化剂的改善作用及存在的不足，并对其应用的挑战和前景进行了讨论。     

长碳链二元酸在人工合成麝香酮方面的应用

人工合成已经成为麝香酮的主要来源,但由于原料供应和原料价格问题,许多合成途径都无法实现工业化生产。微生物法生产的长碳链二元酸为人工合成麝香提供了丰富廉价的原料资源,本文概述了以12-16碳二元酸为原料的麝香酮合成途径。     

天然物质絮凝剂絮凝除藻研究进展

传统的除藻化学药剂,往往会造成二次污染。天然物质絮凝剂优势独特,来源天然,安全无毒,此外原料丰富,价格也较低廉,是目前研究的热点。如粘土、壳聚糖、淀粉等通过改性后不仅提高了除藻效率,而且降低了投加量。但是天然物质絮凝除藻的机理还要在实践中继续完善。     

Energieträger aus nachwachsenden Rohstoffen

Energy from regenerable raw materials. In the long run, some of the agricultural areas in the Federal Republic of Germany will no longer be needed for food production, and could therefore be used for growing raw material plants in order to provide various sources of energy, such as wood, rape seed oil, ethanol, methanol, and biogas. With this indirect use of the solar power accumulated in the plants, the overall expenditure for fossilized fuel energy to produce these energy sources is lower than the amount of primary energy that can be substituted. Based on the assumption that 20% of farmland will be used to grow regenerable raw materials, it would be possible to replace approximately 7 million tons of coal equivalent (SKE) by wood or approximately 4 million tons of coal equivalent (SKE) by ethanol from sugar beet or methanol from wood. In the case of alcohol production from sugar beet, the total energy efficiency including the regenerative part of energy of about 74%, is lower than in the ethanol synthesis. At present, use of biomasses as an energy source is feasible only in a few rare cases, and can only be achieved if the regenerable raw materials are considered as an alternative to surplus food production or to the strategy of gradually using less acreage for growing food.     

煤制甲醇和合成氨废气作为天然气生产甲醇补加CO2源

该公司30万t/a以天然气为原料生产甲醇产品的过程中,产生过剩的氢随弛放气排放,另一处装置20万t/a煤制甲醇和10万t/a合成氨排放二氧化碳,造成资源浪费.通过技术改造,将原先作为废气排放的二氧化碳作为甲醇生产装置的补充碳源,该装置由蒸汽转化工艺改造为蒸汽转化前补碳工艺,从而大幅度降低天然气消耗和生产成本.在提高甲醇产品市场竞争力的同时,实现CO2减排.     

煤制甲醇和合成氨废气作为天然气生产甲醇补加CO_2源

该公司30万t/a以天然气为原料生产甲醇产品的过程中,产生过剩的氢随弛放气排放,另一处装置20万t/a煤制甲醇和10万t/a合成氨排放二氧化碳,造成资源浪费。通过技术改造,将原先作为废气排放的二氧化碳作为甲醇生产装置的补充碳源,该装置由蒸汽转化工艺改造为蒸汽转化前补碳工艺,从而大幅度降低天然气消耗和生产成本。在提高甲醇产品市场竞争力的同时,实现CO2减排。     

Soy-based adhesives for wood-bonding – a review

Over recent years, the interest in bio-adhesives, including soy-based adhesives, has increased rapidly. Among natural renewable resources suitable for industrial use, soy is a reasonable choice due to its high production volume and the small use of soy meal-based products for human food consumption. Soy flour can be an ideal raw material for the manufacturing of wood adhesives due to its low cost, high protein content and easy processing. There are also more concentrated forms of soy proteins, i.e. concentrates and isolates, which are also suitable raw materials for adhesive production except that their prices are higher. Extensive research has been carried out on improving the cohesive properties, especially water resistance, of soy-based adhesives. However, there is insufficient experimental data available for understanding the influences of modification methods on the structure of soy proteins and therefore for understanding the influences of structural changes on the adhesion. In this paper, some experimental techniques are proposed to be used for analysing soy-based adhesives to enable better understanding of those factors and improve future development. This review of soy-based adhesives is made with the focus on soy proteins’ chemical composition, soy protein product types (raw materials for adhesive production), modification methods for improving the adhesive properties of soy-based adhesives, and commercial soy-based adhesives.     

洗涤剂中常见的有害物质及其防护

洗涤剂在生产、存放或使用过程中，一些有害物质，如铅、汞、砷、甲醇、荧光增白剂、微生物等会对人体产生刺激作用，危害人体健康，因此，要正确选用和购买洗涤剂，同时，要提高人们的环境保护意识和自我防护意识。     

化石原料制氢技术发展现状与经济性分析

对煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢以及工业副产回收氢气等化石原料制氢技术发展现状进行了详细分析,研究对比了几种化石原料制氢技术的生产成本与经济性,并对化石原料制氢产业发展前景进行了深入思考,总体认为：煤制氢具有资源成本优势,是实现大规模制氢的首选技术;天然气制氢发展潜力大,但目前存在资源约束和成本较高的问题;工业副产回收氢气是未来颇具发展潜力的制氢方式;甲醇制氢规模灵活,但存在设备成本高、稳定性较差等不足。在当前太阳能等新能源制氢技术尚未成熟的现实条件下,化石原料制氢必将担当主要角色,未来氢能产业必将是化石原料制氢与电解水制氢、新能源制氢多种方式共存、多元化发展的供给格局。