CIBB 2024 | 分论坛五:非粮原料生物制造

文摘   2024-11-18 11:44   天津  



11月15日-18日,第十二届中国工业生物技术创新论坛暨生物制造产业大会在天津举行。本届大会以“合成生物,驱动生物制造”为主题,汇聚产学研各界嘉宾,围绕新形势下生物制造前沿创新与产业发展开展深入交流研讨,赋能新质生产力,为推动我国合成生物学和生物制造产业高质量发展启迪新思想、注入新活力、蓄积新动能。





分论坛五:非粮原料生物制造

生物质的转化利用是支撑生物制造规模化发展的关键。本论坛聚焦生物质、废弃物等可再生碳资源的高值化、资源化利用,介绍纤维素酶研发进展以及生物质转化与利用的新技术、新方法,为非粮原料深度利用提供新路径。


秸秆等木质纤维素类生物质水解糖制备技术平台

白凤武  

上海交通大学生命科学技术学院教授


以秸秆等为代表的木质纤维素类生物质,通过生物炼制技术路线生产生物能源和生物基化学品,是可持续发展的重大需求。这类生物质主要组分是纤维素、半纤维素和木质素,其中纤维素和半纤维素多糖需要水解为单糖,才能作为微生物发酵产品生产的基础原料,而纤维素酶是这种水解糖制备所必需。目前纤维素酶虽然在食品、饲料、纺织、造纸和洗涤剂等行业普遍使用,但这种纤维素酶糖苷酶活性较低,无法满足木质纤维素类生物质水解糖制备的要求,而且与其他行业用纤维素酶相比,水解糖制备用纤维素酶的生产成本必须特别低,才能使其与淀粉糖相比有竞争优势。本报告介绍了秸秆转化利用纤维素酶技术特点及国内外的研究进展,特别是面临的挑战及解决的策略。


木质纤维素生物炼制的探索与实践

姜 岷  

南京工业大学生物与制药工程学院教授


大力开展木质纤维素等废弃碳资源的生物炼制符合我国国家战略重大需求,也是助力“双碳”目标实现的有效手段。团队充分发挥学科交叉优势,开展了木质纤维素生物降解转化研究,助力双碳目标的实现:针对生物质解聚体系抑制因子复杂、多组分代谢受限等瓶颈,通过强化ATP供给和改造糖转运系统驱动生物质水解液的全糖利用,结合辅因子调控策略,实现木质纤维素水解液到C4有机酸、多元醇等厌氧还原性产物的高效制备;设计与构建劳动分工的人工混菌体系,多维组学解析菌群菌株间的协作机制,指导发酵过程调控与优化,实现了从玉米芯等生物质直接到C4有机酸、多元醇的高效制备。


非粮生物质高效利用关键技术酶制剂研究进展、挑战和新技术发展带来的机遇

吴文平  

诺和新元大中华区首席科学家


随着全球双碳战略、生物技术发展和产业升级的加速推进,将非粮生物质通过酶和合成生物学手段转化为可再生能源和材料日益受到重视,也将成为化学品脱碳的重要途径。我国工信部等六部门也在2023年印发《加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案》,将非粮生物质开发摆在了核心地位,助力生物经济的可持续发展。本报告结合诺和新元过去近25年对该领域的深入研究和推广,就非粮生物质利用关键技术,包括高效酶制剂、菌种改造及其与其它工程技术整合等方面的进展、挑战和新技术带来的机会等进行展开介绍,意在鼓励跨学科和行业通力合作,加快非粮生物质利用技术突破和产业化进程。


木质素的生物降解与资源化利用

谢尚县  

华中科技大学生命科学与技术学院教授


木质素是一种复杂的芳香族高聚物。本研究发现,裂解性多糖单加氧酶可通过促进胞外Fenton反应,并与过氧化物酶协同作用促进木质素的降解。然而木质素解聚后产生的芳香族化合物结构复杂且含有多个甲基,是微生物降解木质素芳香族化合物的限速步骤之一。本研究通过功能组学分析、突变株构建并结合体外酶学实验,解析了浑浊红球菌PD630对木质素芳香族化合物的去甲基机制。进一步通过合成生物学手段,构建了能够自诱导调控的智能微生物系统,实现了从木质素到高价值生物塑料的高效转化。此外,本研究开发的用于肿瘤治疗的温敏性木质素基纳米凝胶,不仅机械强度高,而且能高效负载和缓释药物,可显著抑制肿瘤的生长和转移,实现了木质素解聚后小分子与残留高分子的完全资源化利用。


里氏木霉蛋白表达平台的深度开发

李新良  

曾任美国农业部生物能源项目研究员、前希杰尤特尔公司董事长


里氏木霉(Trichoderma reesei)被发现到现在已近一个世纪,由于具有分泌降解木质纤维素中纤维素和半纤维素的酶系、里氏木霉一直受到基础研究和应用开发的高度重视。特别是作为大规模重组蛋白生产平台菌种,它具有表达水平高、遗传稳定、不产霉菌毒素、不产内毒素、规模发酵不用有害或者危险化学品等优势而广受青睐。报告分享了几十年来开发里氏木霉作为规模生产各种酶蛋白的各项尝试和取得的技术进步,同时也探讨了将里氏木霉打造成既能生产高效降解木质纤维素复合酶,又能广泛适合生产单个重组蛋白的真核细胞。


秸秆解聚糖化关键技术及产业化示范

张东远  

国创生物科技(唐山)有限公司董事长


我国秸秆等生物质资源储量达10亿吨,目前其高值化利用率不高,甚至部分燃烧浪费。企业依托先进的合成生物学、发酵工程以及过程仿生技术体系,创新建立了一套生物质解聚分子化秸秆技术体系,包括过程仿生的连续氧化解聚系统、底物特异性纤维素酶系统以及智能控制的高固连续发酵系统等关键技术体系,突破秸秆进化形成的致密抗降解屏障的生物转化瓶颈,秸秆中纤维解聚糖化率达到95%以上,并且无发酵有毒抑制物伴生,进一步开发了一套秸秆可消化糖、单细胞蛋白生产工艺以及10万吨级成套生产设备。产品蛋白含量达到12%以上,在饲料中可直接替代玉米及豆粕原料,大大降低了养殖成本。目前进行产业化推广,3年内可达到100万吨产能。


秸秆制粮技术以及生物质酶水解的新认知

张以恒  

中国科学院天津工业生物技术研究所研究员


生物质转化与深度利用是一个世界性难题。面向粮食安全的需求,秸秆制粮技术将农业秸秆通过体外多酶分子机器和微生物同步生产人造淀粉和单细胞蛋白,同时将半纤维素木糖转化为L-阿拉伯糖(蔗糖中和剂)。与传统秸秆饲料利用技术相比,可以实现秸秆喂猪鸡,提高(饲肉)效率3倍以上,增加吨原料收入3倍以上,扩大粮食来源10倍以上。该技术突破耕地等自然条件对农业生产的限制,形成利用农业废弃物的可盈利“秸秆制粮”技术,工厂制粮技术将保障我国粮食安全,升级蔗糖产业。
借助结构化数学模型与定量化CAC测量新工具,我们提出纤维素酶水解机理(活酶失效)的新理论,开发了一个基于PE值经济分析的新方法,提升纤维素酶效能(不是比酶活),建立高效超低纤维素酶生物质水解的新技术。

BIOINN生物制造众创空间
生物技术专业化众创空间(简称BIOINN“Biotechnology Innovation\x26quot;)是依托于中科院天津工业生物所“技术创新”和“平台创新”而建设的创新创业孵化平台,由天津所全资资产管理公司中科育成(天津)科技发展有限公司建设并运营
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