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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

在微波和大腸桿菌 CCZU-Y10 全細(xì)胞轉(zhuǎn)化條件下，連續(xù)酸催化脫水板栗殼水解物化學(xué)酶合成糠醛

該研究發(fā)表于 Bioresource Technology（2018），使用 GAS-800 開展 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、糠醛 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括糠醛產(chǎn)率 78.8%；糠醛產(chǎn)率 46.7%；糠醇產(chǎn)率 88.6%。

論文編號 384
應(yīng)用方向 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、糠醛、糠醇、化學(xué)-酶法合成、微波輔助脫水、全細(xì)胞生物催化
關(guān)鍵結(jié)果 糠醛產(chǎn)率 78.8%
核心條件 溫度 60°C / 140°C / 180°C
論文編號
384
期刊
Bioresource Technology
影響因子
11.889
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2018
設(shè)備型號
GAS-800
作者單位
常州大學(xué)；常州大學(xué) 江蘇省先進(jìn)催化材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 先進(jìn)催化與綠色制造協(xié)同創(chuàng)新中心；湖北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 湖北省工業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 湖北生物資源綠色轉(zhuǎn)化協(xié)同創(chuàng)新中心
Changzhou University; Advanced Catalysis and Green Manufacturing Collaborative Innovation Center, Jiangsu Key Laboratory of Advanced Catalytic Materials and Technology, Changzhou University, Changzhou, P.R. China; Hubei Collaborative Innovation Center for Green Transformation of Bio-resources, Hubei Key Laboratory of Industrial Biotechnology, College of Life Sciences, Hubei University, Wuhan, P.R. China
研究方向
生物質(zhì)轉(zhuǎn)化 糠醛 糠醇 化學(xué)-酶法合成 微波輔助脫水 全細(xì)胞生物催化

事實(shí)快照

  • 論文：在微波和大腸桿菌 CCZU-Y10 全細(xì)胞轉(zhuǎn)化條件下，連續(xù)酸催化脫水板栗殼水解物化學(xué)酶合成糠醛
  • 設(shè)備：GAS-800
  • 期刊與分區(qū)：Bioresource Technology，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 60°C / 140°C / 180°C；微波功率 600 W；時間 8 h / 15 h / 40 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：糠醛產(chǎn)率 78.8%；糠醛產(chǎn)率 46.7%；糠醇產(chǎn)率 88.6%
  • 用途：可作為 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、糠醛 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

本研究成功展示了從生物質(zhì)衍生木糖化學(xué)-酶法合成糠醇的策略，通過順序酸催化微波脫水和全細(xì)胞還原實(shí)現(xiàn)。干脫蠟板栗殼（CNS，75 g/L）用稀草酸（0.5 wt%）在140°C水解40 min后，所得CNS衍生木糖（17.9 g/L木糖）可在固體酸SO42?/SnO2-Attapulgite（2.0 wt%催化劑負(fù)載量）催化下，于鄰苯二甲酸二丁酯-水（1:1，v:v）雙相體系中，在微波（600 W）180°C反應(yīng)10 min，以78.8%的產(chǎn)率轉(zhuǎn)化為糠醛。在鄰苯二甲酸二丁酯-水（1:1，v/v）介質(zhì)中，30°C、pH 6.5條件下，糠醛溶液（47.0 mM糠醛）被重組大腸桿菌CCZU-Y10全細(xì)胞（攜帶NADH依賴性還原酶PgCR）生物轉(zhuǎn)化為糠醇，無需額外添加NAD?和葡萄糖，2.5 h后糠醛完全轉(zhuǎn)化為糠醇。顯然，這種"一鍋"合成策略可有效用于糠醇生產(chǎn)。

研究背景與解決的問題

本研究成功展示了從生物質(zhì)衍生木糖化學(xué)-酶法合成糠醇的策略，通過順序酸催化微波脫水和全細(xì)胞還原實(shí)現(xiàn)。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目參數(shù)
溫度60°C / 140°C / 180°C
微波功率600 W
時間8 h / 15 h / 40 min

關(guān)鍵結(jié)果

糠醛產(chǎn)率 78.8%
糠醛產(chǎn)率 46.7%
糠醇產(chǎn)率 88.6%
糠醇產(chǎn)率 46.8%
指標(biāo)結(jié)果
糠醛產(chǎn)率78.8%
糠醛產(chǎn)率46.7%
糠醇產(chǎn)率88.6%
糠醇產(chǎn)率46.8%
糠醇產(chǎn)率100%
產(chǎn)率10.5%

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • 化學(xué)-酶法"一鍋"合成策略的核心在于雙相體系的協(xié)同作用。鄰苯二甲酸二丁酯-水雙相體系中，水相為生物催化提供適宜環(huán)境，有機(jī)相可萃取糠醛，降低水相中糠醛濃度，減輕對細(xì)胞的毒性。微波輔助固體酸催化脫水通過快速均勻加熱，促進(jìn)木糖脫水生成糠醛，反應(yīng)時間從傳統(tǒng)數(shù)小時縮短至10 min。重組大腸桿菌CCZU-Y10攜帶NADH依賴性還原酶PgCR，可利用細(xì)胞內(nèi)源性NADH將糠醛還原為糠醇，水解液中的糖類為細(xì)胞提供能量和還原力，實(shí)現(xiàn)輔因子自給自足。

應(yīng)用價值

  • 首次建立了從板栗殼水解液到糠醇的化學(xué)-酶法"一鍋"合成策略。
  • 采用生物相容性固體酸SO42?/SnO2-APG和鄰苯二甲酸二丁酯-水雙相體系，實(shí)現(xiàn)化學(xué)催化與生物催化的兼容。
  • 微波輔助脫水顯著縮短反應(yīng)時間（10 min），糠醛產(chǎn)率達(dá)78.8%。
  • 重組大腸桿菌全細(xì)胞催化無需額外添加NAD?，降低生產(chǎn)成本。
  • 補(bǔ)料分批策略實(shí)現(xiàn)高濃度糠醇（300 mM）的高效生產(chǎn)，生產(chǎn)力達(dá)27.9 g/L/天。

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 GAS-800。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Bioresource Technology（2018），使用 GAS-800 開展 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、糠醛 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括糠醛產(chǎn)率 78.8%；糠醛產(chǎn)率 46.7%；糠醇產(chǎn)率 88.6%。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Bioresource Technology，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Chemo-enzymatic synthesis of furfuralcohol from chestnut shell hydrolysate by a sequential acid-catalyzed dehydration under microwave and Escherichia coli CCZU-Y10 whole-cells conversion
Bioresource Technology, 2018
DOI: 10.1016/j.biortech.2018.04.038