生化过程研究部
2022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,获得中国发明专利11项,申请中国发明专利30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30余项,横向项目17项。
重点进展一:光化学促进生物合成中辅酶和氧化还原平衡
辅酶和氧化还原 (NAD(P)+/NAD(P)H) 的平衡是决定生物合成效率的关键因素之一。针对生物合成过程中存在的辅酶和氧化还原平衡难题,探索了通过辅酶工程促进氧化还原平衡和生物合成的策略,分析了细胞外酶促转化、细胞内基因工程、光化学法、电化学法等在生物合成中的应用(Trends. Microbiol.,2022,30, 318)。通过微生物辅酶工程,提高了利用二氧化碳合成生物可降解材料,以及利用可发酵糖合成化学品的效率 (Appl. Environ. Microbiol.,2022,88, e01458-21)。
图1 光化学促进生物合成中氧化还原平衡
重点进展二:建成万吨级膜法绿色制糖工业生产线
提出了“多重界面聚合原位修补”新策略,阐明污染层重构和分解新机制,利用漆酶催化天然色素聚合将孔堵污染转化为亲水涂层,利用葡萄糖氧化酶催化原位提供双氧水并调控芬顿反应微环境,突破了抗污染纳滤膜材料制备、酶催化预处理、生物-化学级联膜清洗等关键技术,解决了膜法制糖工艺中膜污染严重和膜清洗难的技术瓶颈,从而实现万吨级工业装置的连续运行,形成了具有自主知识产权的独有技术体系,支撑我国制糖业可持续发展(ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 36132, ZL202010103962.5, CN202210657981.1)。
图2 万吨级膜法绿色制糖工业装置实现连续运行
重点进展三:建成千平米级软体板式光生物反应器系统示范
从提高光效和降低成本两方面出发,突破了结构优化、低成本材料改性、结构增强、批量制造等关键技术,成功开发了高光效、低成本的微藻培养用软体板式光生物反应器,实现了稳定运行和光生物反应器的批量制造,成本可降低80%以上,正在开展5000m2规模应用示范。
图3 千平米级软体板式光生物反应器系统示范