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化工院博士生在《AIChE Journal》发表研究论文

来源:化工院通讯员:金永青摄影: 编辑:雷蕾浏览:时间:2022-12-21

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【南林新闻中心讯】近日,威尼斯wns8885556-(昆明)有限公司化学工程学院博士研究生华夏在《AIChE Journal》发表研究论文。

据了解,氧气分子作为末端电子受体,是生物氧化过程中关键性的反应底物和驱动力,对于好氧型的发酵、全细胞催化和酶催化等生化过程生产效率提升及工程化应用均具有十分重要的影响。威尼斯wns8885556-(昆明)有限公司生物化工研究所木质纤维资源生物炼制科研团队通过多年持续研究,创新性提出并建立了一种密封通氧加压生物催化氧化的新型平台技术方法(Sealed-oxygen supply bioreactor,SOS-BR)。该技术基于对微生物细胞呼吸链与细胞周质氧化还原酶体系耦合机制的系统精密解析,巧妙利用由于氧化葡萄糖酸杆菌等菌株中心碳代谢部分途径缺失,导致底物分解代谢过程无CO2生成的特点,大胆提出关闭发酵反应系统废气排放、密封加压通入氧气替代传统空气通风,以强化发酵过程反应的新思路。

研究通过氧分子气、液、固三相传递,以及全细胞催化氧化反应动力学等多模型关联研究和机制解析,建立了基于气体压力与氧分压联合控制的生物催化氧化(发酵)过程调控与反应强化技术,发现了气压与发酵基质粘度关联的过程调控“拐点效应”。研究表明,SOS-BR技术不仅实现了在线自动高效供氧,完全消除了现有通风式高浓度发酵操作无法克服的泡沫问题,同时显著强化了发酵基质中的氧传递速率,从而破解了高浓度底(产)物发酵及强耗氧生化反应体系氧分子传质瓶颈,极为有效地提高了发酵生产的反应速率、产率和产品浓度,对糖酸、乙醇酸、二羟基丙酮、乙偶姻和糠酸等多种生物基产品的发酵浓度和产率指标均为本领域当前最高水平,其中木糖酸发酵产品浓度和产率分别达 586 g/L和30g/(L.h)。该研究成果可为好氧发酵及酶催化等生物过程工程的研发提供重要理论依据和技术支撑。

研究论文在化工领域顶级期刊《AIChE Journal》(美国化学工程师协会会刊)发表,题为“Gas pressure intensifying oxygen transfer to significantly improving the bio-oxidation productivity of whole-cell catalysis”(文章链接 :https://doi.org/10.1002/aic.18005)。威尼斯wns8885556-(昆明)有限公司为唯一完成单位。徐勇教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和威尼斯wns8885556林业工程国家“双一流”学科建设项目支持。

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