Coflobiopro: Continuous flow biocatalytic process for production of value-added chemicals using magnetic nanoparticle immobilized enzyme microreactors
Coflobiopro:使用磁性纳米颗粒固定化酶微反应器生产增值化学品的连续流生物催化工艺
基本信息
- 批准号:EP/X032078/1
- 负责人:
- 金额:$ 26万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Fellowship
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The Coflobiopro project will establish an optimally functioning continuous enzyme cascade with pure glycerol as substrate to produce acetoin and 2,3-butanediol(2,3BD) as the major products. 2,3-BD has an extremely high industrial value with potential application in the sectors of aviation fuel, rubber, pharmaceuticals, methyl-ethyl ketone (fuel additive), foodstuff(diacetyl) and acetoin production (volatile food additive). The current global market values of the major downstream products from 2,3-BD is reported to be $43 billion per year with the value of acetoin reported to be approximately $30000 per ton. The project will utilize currently prevailing technological advancements in a catalytic flow through system packed in a single microreactor platform. Effective research strategies have been put forth towards generation of 2, 3 butanediol (2,3-BD) by bioengineered microbial species from renewable substrates but with limited success rate since the terminal product is low in volume. To counter this, we have devised a synthetic metabolic pathway mediated by magnetic nanoparticle (MNP) immobilized biocatalysts in a packed bed enzymatic microreactor. Initially, we will ascertain the optimal conditions for product outputs for each of the sequential reaction steps in the study. The individual reactions catalyzed by the MNP immobilized enzymes alditol oxidase, dihydroxy acid dehydratase, a-acetolactate synthase, a-acetolactate decarboxylase and butanediol dehydrogenase in individual reactors will determine the conditions that lends optimal output of the resultant products. Finally, the optimized proportions of the MNP-immobilised enzymes will be loaded in a single reactor and the reactions will be performed under optimized conditions in continuous mode. The novelty of Coflobiopro is that it incorporates optimally functioning MNP immobilized enzymes aligned in a sequential manner in a microreactor for generation ofvalue-added biofuels in a continuous biocatalytic cascade.
Coflobiopro项目将以纯甘油为底物建立功能最佳的连续酶级联,生产乙偶姻和2,3-丁二醇(2,3BD)作为主要产品。 2,3-BD具有极高的工业价值,在航空燃油、橡胶、医药、甲乙酮(燃油添加剂)、食品(二乙酰)和乙偶姻(挥发性食品添加剂)生产等领域具有潜在的应用前景。据报道,目前 2,3-BD 主要下游产品的全球市场价值为每年 430 亿美元,其中乙偶姻的价值约为每吨 30000 美元。该项目将利用目前盛行的技术进步,将催化流通系统封装在单个微反应器平台中。已经提出了通过生物工程微生物从可再生基质生成 2,3 丁二醇 (2,3-BD) 的有效研究策略,但由于最终产品产量低,成功率有限。为了解决这个问题,我们设计了一种由填充床酶微反应器中的磁性纳米颗粒(MNP)固定生物催化剂介导的合成代谢途径。最初,我们将确定研究中每个连续反应步骤的产物输出的最佳条件。在各个反应器中由 MNP 固定化酶糖醇氧化酶、二羟酸脱水酶、α-乙酰乳酸合酶、α-乙酰乳酸脱羧酶和丁二醇脱氢酶催化的各个反应将决定获得所得产物的最佳输出的条件。最后,将优化比例的 MNP 固定化酶装入单个反应器中,并在优化条件下以连续模式进行反应。 Coflobiopro 的新颖之处在于,它将功能最佳的 MNP 固定化酶以连续方式排列在微反应器中,以在连续的生物催化级联中生成增值生物燃料。
项目成果
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