微生物发酵法生产3-羟基丙酸的研究进展

介绍了3-羟基丙酸的性质、用途及生产现状。3-羟基丙酸具有许多优良的化学性质,可以作为中间体合成多种有经济价值的工业用化合物,是一种潜在的重要化工平台产品;迄今为止,人们主要采用化学法合成3-羟基丙酸,但是该法成本较高,分离困难,限制了该化合物的应用。着重介绍了目前国外利用基因工程手段以葡萄糖或甘油为底物微生物发酵法生产3-羟基丙酸的研究进展,并探讨了今后的发展前景。     

3-羟基丙酸的绿色合成法

3-羟基丙酸是一种重要的化工产品,既可以作为精细化工中间体,也可以合成高聚物。综述采用微生物发酵法和化学转化法制备3-羟基丙酸的研究进展,着重介绍化学转化法,通过比较认为化学转化法更具竞争力,具有广阔的发展前景。     

3-羟基丙酸途径研究进展

3-羟基丙酸途径是人们近些年才发现的一种新的CO2固定途径,存在于橙色绿屈挠菌和多种嗜酸嗜热的古细菌中.途径中的关键代谢中间产物为3-羟基丙酸,并且涉及到多种在其它的自养CO2固定途径中并不常见的多功能酶.介绍了近几年3-羟基丙酸途径研究的新进展及其理论意义和潜在的应用价值.     

微生物产3-羟基丙酸研究进展

介绍了3-羟基丙酸的性质、用途以及研究历程,讨论了采用诱变法和基因工程法对产3-羟基丙酸菌种进行改造的机理以及产物分离纯化等方面的研究进展。     

途径工程生产1,3-丙二醇的研究进展

利用基因工程技术生产1,3-丙二醇,特别是途径工程的利用已取得了重大突破。利用生物技术生产1,3-丙二醇的成本比化学法的低25％,它将逐步实现工业化生产。介绍了一步法生产1,3-丙二醇的超级基因工程菌所需的3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)、甘油3-磷酸酶(GPP2)、甘油脱水酶(dhaB)和1,3~丙二醇氧化还原酶(dhaT),并对关键酶dhaB进行了分析,同时介绍了穿梭质粒和甘油-3-磷酸酶积累对生产的影响。最后,对今后的研究重点和策略进行了探讨。     

3-羟基丙酸高温水合法的制备及表征

以丙烯酸为原料,采用高温水合制备3-羟基丙酸。探讨了反应温度,丙烯酸浓度,反应时间对收率的影响;确定最佳收率40.2%时的反应条件为:反应温度210℃,丙烯酸浓度4mol/L,反应时间为2h;探讨了高温水合反应的机理及最佳反应部位;测定了3-羟基丙酸的IR,1 H NMR,13C NMR,均与文献值一致。     

酸性树脂催化丙烯酸水合反应制备3-羟基丙酸

以酸性树脂为催化剂,研究了催化AA(丙烯酸)水合制备3-羟基丙酸(3-HP)的规律,并考察了反应温度、反应时间和催化剂掺量对3-HP收率的影响。研究结果表明:采用单因素试验法优选出水合反应的最佳工艺条件是16%AA水溶液(相对于AA和水质量而言)20 mL、催化剂1.0 g、对苯二酚阻聚剂0.02 g、反应温度120℃和反应时间3h;当催化剂重复使用≤3次时,其稳定性良好,并且3-HP的收率≥45%。     

质子酸催化丙烯酸水合制备3-羟基丙酸

以质子酸为催化剂．研究了质子酸类型对丙烯酸水合的影响及最佳工艺条件。结果表明．反应的收率只与H^＋浓度有关,与酸的种类无关。以磷酸为催化剂,最佳的丙烯酸水合条件为：V（丙烯酸）：V（水）=1：5．pH值0．6、反应温度120℃、反应时间3h,在此条件下,丙烯酸的转化率为78．81％,3-羟基丙酸的选择性为92．38％。     

3-氯丙酸路线合成3-巯基丙酸

本文以3-氯丙酸为原料合成得到3-巯基丙酸,对影响反应的因素做了探讨。结果表明：反应介质pH值、取代反应时间、酸解反应时间、锌粉用量对反应有明显影响。当控制取代反应介质pH=7,酸解反应时间2h,锌粉和3-氯丙酸摩尔比为0．77时,3-巯基丙酸收率高迭78％,纯度大于99％（GC）。铁粉代替锌粉时,产品收率略有提高,为80％。     

微生物发酵法生产1,3-丙二醇研究进展

综述了世界上微生物发酵法生产1,3-丙二醇(PDO)的发酵菌种、发酵工艺、基因工程产物的提取的研究进展,并介绍清华大学化工系在发酵法生产甘油专利技术的基础上,进一步开发了二步发酵由葡萄糖生产PDO的新工艺,并将电渗析脱盐技术引入了PDO的后提取工艺中。通过5000L发酵罐的中试实验表明,发酵液中PDO平均浓度可达62g/L,PDO对甘油摩尔得率0.6,后提取收率80%。     

生物法制造丁二酸研究进展

丁二酸因其C₄分子结构在化工领域的潜在价值,被认为是一种具有广阔应用前景的生物基平台化合物。结合生物基丁二酸的产业现状,综合分析了丁二酸生产菌种及菌株改造、生物过程优化和丁二酸分离纯化这三个方面的研究现状。重点介绍以大肠杆菌、产琥珀酸放线杆菌、解脂耶氏酵母为代表的主要生产菌株及其改造策略;低值生物质利用及控制发酵过程中CO₂供给和pH调节等生物过程优化策略;包括钙盐法、电渗析法、直接分离法等方法在内的丁二酸分离工艺。同时指出未来的研究重点将综合考虑经济性与能耗问题,将菌株与发酵和分离全过程整合,提高丁二酸产量,降低发酵及分离成本,进一步拓展生物基丁二酸市场应用领域。     

以生物质为原料合成丙烯腈的研究进展

生物质原料由于具有来源广泛、绿色环保和可再生循环利用等特点,近年来逐渐应用于丙烯腈的合成研究。本文简述了以生物质（甘油、谷氨酸和3-羟基丙酸）为原料合成丙烯腈3种新工艺的研究进展,主要介绍和讨论了甘油两段法、谷氨酸脱羧基法和3-羟基丙酸腈化法的合成工艺及其催化剂的性能。目前甘油两段法丙烯腈总收率在60%左右,远低于丙烯法工业装置高于80%的水平,并且催化剂较易积炭而失活,今后仍需努力提高丙烯腈收率和催化剂的稳定性;谷氨酸脱羧基法的优点是反应过程中不需要引入氨,但是工艺复杂且对环境影响较大,丙烯腈单收只有20%左右,合成工艺仍待进一步优化;而3-羟基丙酸腈化法不需要氧气参与反应,副产物较少,碳氧化物的排放显著降低且不产生氢氰酸,丙烯腈单收大于90%远高于丙烯法,通过该工艺生产的丙烯腈具有一定的成本优势,比较适合应用于国内低成本聚丙烯腈基碳纤维的生产。     

发酵粗甘油产乳酸的戊糖乳杆菌代谢进化

以生物柴油产业的副产物粗甘油为底物,可降低乳酸发酵的生产成本。但是,粗甘油发酵生产乳酸存在菌体生长缓慢、菌浓较低、产酸速率和终产物浓度偏低等问题。以实验室筛选的一株戊糖乳杆菌 (Lactobacillus pentosus R3-8)为出发菌株进行代谢进化。通过在培养基中添加高浓度的粗甘油和乳酸,分别进行菌株耐底物和产物抑制的代谢进化。用粗甘油驯化的第60代菌株,可耐受130 g·L^-1的粗甘油,与出发菌株相比,生长速率提高, 且生物量是原始菌株的1.23倍。用乳酸驯化的第50代菌株可耐受20 g·L^-1的乳酸,生物量比初始菌株提升了18%。驯化菌株的5 L发酵罐分批发酵结果显示,以粗甘油驯化至 60 代的菌株的批次发酵水平相对较好,乳酸产量、甘油转化率以及生产强度分别为 45.0 g·L^-1、0.989 g·g^-1和 0.47 g·L^-1·h^-1。以粗甘油驯化至 60 代的菌株进行补料分批发酵,乳酸终浓度为83.8 g·L^-1,比分批发酵提高了近1倍。     

Modeling the microbial production of hyaluronic acid

Modeling of hyaluronic acid (HA) production by fermentation of Streptococcus zooepidemicus was performed. An accurate determination of the growth curve of the cocoid cells was first discussed, which was relevant to the change of cell morphology after entry into the stationary phase. A delayed growth-associated model was then proposed for the HA production, which was in accordance with mechanisms of HA formation reported in the literature. The proposed model was employed satisfactorily not only for HA production, but also for poly-γ-glutamic acid production.     

发酵法生产利普司他汀的研究进展

利普司他汀（lipstatin）是一种β-内酯分子,能选择性抑制胰脂肪酶的活性,从而减少小肠脂肪的吸收。分析表明,一个利普司他汀分子与一个脂肪酶分子结合,通过活性部位丝氨酸残基的酰化来抑制胰脂肪酶的催化活性。利普司他汀由毒三链霉菌（Streptomyces toxytricini,简称S. toxytricini）生产的一种天然产物。本文综述了利普司他汀的结构特点,分析了利普司他汀市场应用现状,着重论述了发酵法生产利普司他汀的研究进展;提出生物合成利普司他汀的机制尚不清楚,但酰基辅酶A羧化酶（ACCase）复合物在利普司他汀生物合成中起着关键作用。最后,指出当前存在的问题并对代谢工程在利普司他汀产生菌发酵中的应用进行概述,对今后的研究趋势进行了展望。     

代谢工程在生物丁醇生产中的应用及研究进展

传统的丁醇发酵由于其产量和产率都较低,制约了生物丁醇的发展。代谢工程以系统生物学为基础,为生物丁醇生产菌种的改造提供了合理的依据。介绍了丁醇发酵的菌种与丁醇的生物合成途径,综述了代谢工程方法在生物丁醇生产中的应用及其最新研究进展,并对其应用前景进行了展望。     

生物柴油副产物甘油产1,3-丙二醇

在生物柴油的生产过程中会产生10%的副产物甘油,随着对生物柴油的大量需求与规模化生产,导致副产物甘油的产量也大幅增加。为了降低生物柴油的生产成本,充分利用副产物甘油是一个非常有效的途径。目前,国内外以甘油为原料通过化学法生产1,3-丙二醇等技术路线已经比较成熟,但其传统化学法存在高温高压操作、释放有毒有害物质等系列问题,而生物催化法以其高产率及高回收率、绿色环保等优势,受到了越来越多的关注。本文主要介绍以甘油为原料,利用生物发酵途径生产1,3-丙二醇的生产技术。