生化过程研究部

2024年度绿色生化过程研究部在基础和应用研究方面均有重要进展，发表SCI论文61篇，中国发明专利授权15项，申请中国发明专利19项。承担国家重点研发计划、省重大专项、国家自然科学基金等项目50项，横向项目14项。

重点进展一：槐糖低成本制备用于纤维素酶高效生产

提高纤维素酶的生产效率，降低其生产成本，是突破生物质产业经济瓶颈的重要手段。槐糖是迄今发现的纤维素酶生产最高效诱导物，但缺乏有效的制备方法，尚不能用于纤维素酶生产。面对以上问题，筛选获得一种热稳定性好、转糖基效率高的糖苷酶，该酶合成槐糖产率可达9.47 g/L/h，比目前报道的最高槐糖产率提高近30倍。转糖基反应后的混合糖直接用于纤维素酶发酵，容积生产率达到188.38 FPU/L/h。该研究促进了纤维素酶高效生产，助力生物质产业快速发展。

图1 低成本制备槐糖用于纤维素酶高效生产

重点进展二：开发传质强化型抗污染卷式膜组件

针对卷式膜组件抗污染能力不足的难题，受珊瑚触手自清洁行为启发，在隔网表面接枝温敏型嵌段聚合物刷，利用其低表面能层降低污染物吸附，温度响应层促进污染物解吸；受鱼群游动队列启发，优化隔网形状和夹角，减少卡门涡街的能量损耗，在强化传质的同时降低压降；利用结构力学模拟优化透过侧隔网的结构参数，有效缓解膜袋形变，显著降低了透过侧的流动阻力和通道压降。基于以上优化结果加工了工业级卷式膜组件，与单片膜相比渗透通量与选择性衰减率低于20%（AIChE J., 2024, 70, e18391 & e18523）。

图2 受珊瑚触手自清洁行为启发，开发抗污染膜组件隔网

重点进展三：5000 m²级软体光生物反应器微藻培养系统示范

针对现有微藻培养系统光合转换效率低、建造培养成本高的问题，开发了高产率、低成本、低能耗的软体光生物反应器，建立了批量制造技术。2024年在内蒙古鄂尔多斯完成了5000 m²级软体光生物反应器微藻培养系统中试示范，最高面积产率达到了33.67 g/m²/d，展现出广阔的应用前景。

图3 5000 m²级软体光生物反应器微藻培养系统示范利用