Zn-PTFE复合电极电合成2,3-二甲基-2,3-丁二醇

研究以自制的Zn -PTFE复合电极为阴极 ,电合成 2 ,3 二甲基 2 ,3 丁二醇 (频那醇 )。探讨了复合电极中PTFE质量分数、阴极电流密度、电解液温度、电解电量对频那醇产率的影响。实验结果表明 :以Zn -PTFE [w(PTFE) =6 .2 5 % ]复合电极为阴极 ,当阴极电流密度为 2 .5A/dm2 ,电解液温度为 15℃ ,电解至理论电量的 140 %时 ,电合成频那醇的产率可达 5 3.6 % ,产品的红外谱图与标准谱图相符。     

2,3-丁二醇的絮凝预处理研究

为使生物法制备2,3-丁二醇的后续分离纯化过程顺利进行,研究了絮凝法预处理2,3-丁二醇发酵液。选用10种絮凝剂,以絮凝率和蛋白去除率为指标,分别考察了絮凝剂、质量浓度、pH值、温度和搅拌时间等条件对2,3-丁二醇发酵液的絮凝效果、浓度及后续萃取过程的影响,得出较优絮凝条件:以氯化铁为絮凝剂,质量浓度为23 g/L,pH值5.1,温度为20—50℃,搅拌时间15 m in,静置20 m in。在此工艺条件下,2,3-丁二醇的絮凝率和蛋白去除率均可高达98%以上,为后续的分离纯化过程奠定基础。     

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。     

两株Klebsiella pneumoniae菌发酵生产2,3-丁二醇的比较

对两株克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加发酵生产2,3-丁二醇进行了研究,结果表明,K. pneumoniae CICC 10011代谢产生的各种有机酸和乙醇浓度均明显低于K. pneumoniae DSM 2026,发酵56 h,目标产物(2,3-丁二醇+乙偶姻)浓度为85.61 g/L,生产强度为1.53 g/(L×h),葡萄糖质量转化率为45%. 对2株克雷伯氏菌发酵的代谢流量分析表明,K. pneumoniae CICC 10011是生产2,3-丁二醇的优良菌株.     

1,3-丁二醇的合成方法

1,3-丁二醇是合成各种活性化合物的重要活性中间体。本文综述了1,3-丁二醇工业生产的路线,并重点探讨了两种主要合成方法的优缺点。     

2,3-丁二醇分离提取工艺研究进展

2,3-丁二醇应用广泛,是一种潜在的平台化合物,可以用于替代传统平台化合物——四碳烃。基于能源安全及绿色环保的需求,生物炼制制备2,3-丁二醇受到人们的青睐。与化学法相比,生物炼制制备2,3-丁二醇具有明显的优势。然而,2,3-丁二醇的高沸点及强极性的特点使它难以从发酵液中分离。这成为了生物炼制2,3-丁二醇工艺工业化的瓶颈。因此,开发高效价廉的2,3-丁二醇分离工艺成为研究的重点。本文综述了从发酵液中分离2,3-丁二醇工艺的研究进展。2,3-丁二醇的分离主要包括固液分离、发酵液深处理及2,3-丁二醇精制3个方面,涉及的分离技术包括离心、絮凝、膜过滤、离子交换、电渗析、萃取、精馏等以及相关技术的优化和耦合。提出今后的研究重点在于现有分离工艺的高效整合及新型分离工艺的有效突破。     

生物转化法生产2,3-丁二醇的研究

介绍国内外关于生物转化法生产2,3-丁二醇的研究情况,其中包括转化过程中菌种的选择及其改造、发酵底物的选择、发酵条件及产量、产物的分离提纯方法等。并对该生物转化过程提出一些新的改进方法,以期降低生产成本,解决日益严重的能源危机和环境污染等问题。     

发酵法生产2,3—丁二醇

应用Klebsiella oxytoca发酵生产2,3-丁二醇,以葡萄糖为底物,在5L发酵罐、37℃、pH为6.0、底物浓度为160g/L的条件下发酵,产物浓度在100g/L,底物转化率达90％以上,与酒精行业发酵水平类似。     

盾叶薯蓣糖化液发酵生产2,3-丁二醇

利用克雷伯氏杆菌以盾叶薯蓣糖化液为底物发酵生产2,3-丁二醇(2,3-BD),考察了2,3-BD浓度、生产强度、有机酸生成及代谢流量分布情况. 结果表明,盾叶薯蓣中的有机酸成分能促进三羧酸循环途径和乙酸途径的代谢流,减弱琥珀酸途径的代谢流,从而提高2,3-BD的浓度. 以盾叶薯蓣糖化液为底物,采用批式流加方式,补加固体葡萄糖,发酵56 h,发酵液中2,3-BD最终浓度达到80.20 g/L,乙偶姻与2,3-BD浓度之和最终达到86.19 g/L,生产强度达到1.54 g/(L×h),比单独以葡萄糖为底物时分别提高了8.50%, 7.38%和7.69%.     

Klebsiella pneumoniae发酵菊芋生产2,3-丁二醇的初步研究

对Klebsiella pneumoniae发酵菊芋块茎生产2,3-丁二醇进行了初步研究,通过摇瓶实验考察了不同碳源及培养基中微量元素对发酵的影响. 结果表明,菊芋是良好的发酵2,3-丁二醇的底物,以其为底物时产物浓度和生产强度比葡萄糖发酵提高了42%以上,培养基中不添加微量元素对菊芋发酵基本没有影响,因而可简化培养基成分以降低生产成本. 在发酵罐批式流加实验中,发酵56 h菊芋发酵的产物浓度和生产强度分别为81.47 g/L和1.45 g/(L×h),与葡萄糖发酵结果相当.     

动态调控元件及其在微生物代谢工程中的应用

代谢工程是通过对代谢途径的设计、构建与优化,进行营养品、药品、生物燃料以及化工产品等各种生物基产品合成的关键技术。传统的改造策略如基因的敲除、弱化与过表达会造成代谢流的失衡,而利用微生物自身的调控方式和调控元件,构建合成调控元件,对代谢途径进行动态调控,可以平衡细胞生长与产物合成,从而实现高产量、高底物转化率与高生产强度的统一。利用微生物在转录水平对于外界环境以及胞内代谢物浓度的变化的响应机制,以及在转录后水平通过顺式及反式作用元件的调控,和在蛋白质水平通过途径酶的别构调节以及对蛋白质降解速率的调节,都能开发出相应的动态调控元件并对微生物的代谢进行动态调控。本文分别从转录水平、转录后水平及蛋白质水平3个层次总结了目前常见的一些动态调控元件,并对其在微生物代谢工程中的应用进行了介绍。     

Functionalization of oxidases with peroxidase activity creates oxiperoxidases: a new breed of hybrid enzyme capable of cascade chemistry

The covalent flavoprotein alditol oxidase (AldO) from Streptomyces coelicolor A3(2) was endowed with an extra catalytic functionality by fusing it to a microperoxidase. Purification of the construct resulted in the isolation of a synthetic bifunctional enzyme that was both fully covalently flavinylated and heminylated: an oxiperoxidase. Characterization revealed that both oxidase and peroxidase functionalities were active, with the construct functioning as a single-component xylitol biosensor. In an attempt to reduce the size of the oxidase-peroxidase fusion, we replaced portions of the native AldO sequence with the bacterial cytochrome c CXXCH heme-binding motif. By mutating only three residues of the AldO protein we were able to create a functional oxidase-peroxidase hybrid.     

全局转录调控在细胞工厂构建中的应用与进展

全局转录调控是一种通过重新编程基因转录来获得新的细胞表型的重要技术方法。本文介绍了通过DNA重组、易错PCR等技术对细胞中的转录元件进行多轮突变修饰,改变RNA聚合酶的转录效率以及对启动子的亲和能力,在整体水平上使细胞的转录水平发生改变,从而获得更加契合实际需求的细胞表型。指出全局转录调控技术不仅可以快速优化代谢途径、提高目标化合物的产量,亦可提高菌株耐受性,在代谢工程领域具有独特的优势,并已被成功应用于不同化合物的细胞工厂构建中。     

酿酒酵母高效合成萜类化合物的组合调控策略

萜类化合物具有广泛的生理活性与重要的经济价值,利用酿酒酵母进行萜类合成具有低价、高效等优势。然而部分植物源合成萜类的关键酶在酿酒酵母中难表达、产量低,难以工业应用,因此有效的调控策略显得至关重要。本文从萜类化合物在酿酒酵母中的合成途径入手,介绍了关键酶、代谢途径、CRISPR基因编辑系统和人工合成染色体技术4个方面的调控策略在酿酒酵母合成萜类化合物中的应用。阐述了关键酶的筛选、改造,理性与非理性设计,MVA途径、乙酰辅酶A合成途径与亚细胞结构的代谢途径改造的优势。指出了多重调控策略组合调控的方式是实现酿酒酵母高效合成萜类化合物的有效方法。此外,CRISPR基因编辑系统与人工合成染色体技术的快速发展将为酿酒酵母细胞工厂的深入开发与利用提供有力工具。     

The thermodynamics and separation process design for the ternary system 1,3-propanediol + 1,3-butanediol + 2,3-butanediol

ABSTRACT

The isobaric vapor–liquid equilibrium (VLE) data at 101.3kPa for (1,3-propanediol(PG) + 1,3-butanediol(BD)), (1,3-PG+2,3-BD) and (1,3-BD+2,3-BD) and for the ternary system of (1,3-PG+1,3-BD+2,3-BD) have been measured. The thermodynamic properties of the non-ideal vapor phase have been considered with the EOS equation. The liquid activity coefficients have been calculated with Wilson, NRTL and UNIQUAC equations, and the binary interaction parameters were regressed by these models. The vapor composition of VLE data were calculated by the optimum parameter group and generated a good consistency to experimental values. Based on all the preceding results, a two-column distillation process was designed.