基于微流控技术的木质纤维素固相酶解过程强化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21908129
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0811.生物质转化与轻工制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

High-solids enzymatic hydrolysis of lignocellulose has a lot of advantages, such as high sugar concentration, less waste water discharge and low separation cost etc., which is the trend of biomass energy industry. In the case of low conversion efficiency of lignocellulose high-solids enzymatic hydrolysis, exploring the law of transfer-reaction as well as to guide the establishment of directional process strengthening technology is an important scientific problem to break through the industrial technological and economic barrier. Studies have shown that the process of cellulase passing through the porous structure of lignocellulose to the fiber surface is the rate-limiting step to the enzymatic hydrolysis. However, based on the traditional black box or simplified methods, the critical pore size and effective mass transfer carrier (water) are not clear so far, and the kinetic theories are difficult to guide the enzymatic hydrolysis of natural lignocellulose. Therefore, in this project, 1) the porous structure characteristics of lignocellulose are analyzed, and the effective pore size and water for mass transfer during enzymatic hydrolysis were revealed. 2) A novel microfluidics -fluorescence microscopy dynamic tracking technology was developed, to study the kinetic behavior of high-solids enzymatic hydrolysis of lignocellulose. Then the basic law of transfer-reaction for high-solids enzymatic hydrolysis was established, and the rate-limiting step, the key factors and strengthening characteristics (effective pore and water and effective strengthening force field for mass transfer) can be obtained. Then efficient strengthening technical schemes and process can be established, which could lay a theoretical and technical foundation for the efficient transformation of lignocellulosic resources.
木质纤维素固相酶解具有糖浓高、废水少、分离成本低等优势,是木质纤维素能源工业发展的方向。当前固相酶解转化效率低,探索酶解过程传递-反应规律并指导定向强化技术的建立,是突破其工业技术经济瓶颈的重要基础问题。研究表明酶分子穿过木质纤维素多孔结构传递到纤维表面的过程是影响酶解效率的关键,然而基于传统黑箱式和简化式的研究方法,当前并不清楚该传递过程中临界传质孔径和有效传质载体(水),所建立的动力学理论难以指导天然木质纤维素的酶解。因此,本项目1)从木质纤维素原料多孔特性认知切入,解析其多孔结构特性,揭示酶解过程的有效传递媒介(孔径及水分);2)开发微流控芯片-荧光显微镜动态跟踪技术,研究木质纤维素固相酶解过程动力学行为,建立固相酶解传递-反应基本规律,解析过程限速步骤、影响因素及强化特性(有效传质媒介及强化力场),指导高效强化技术方案和工艺的建立,为实现木质纤维素资源高效转化奠定理论和技术基础。

结项摘要

木质纤维素水解成糖,对于进一步将其转化为能源或其他化学品至关重要。然而,低酶解转化效率限制了木质纤维素工业的发展。两个步骤被视为影响转化效率的瓶颈。首先,多孔结构限制了酶向纤维素表面的传递。第二,即使能到达纤维素表面,纤维素表面酶的交通堵塞仍然会降低催化效率。本项目使用微流控耦合原子力显微成像技术揭示,周期法向力(PNF)强化毛细管水传递可以同时克服以上两个瓶颈---通过全局强化多孔介质中酶快速到达纤维素表面,同时局部缓解酶在纤维素表面上的交通堵塞,从而显著提高水解速率和产率。PNF已成功应用于半工业规模的反应器上用于木质纤维素的酶水解。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A Microfluidic Approach for Quantitative Study of Spatial Heterogeneity in Bacterial Biofilms
细菌生物膜空间异质性定量研究的微流体方法
  • DOI:
    10.1002/smsc.202200047
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Small science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuzhen Zhang;Yumin Cai;Lingbin Zeng;Peng Liu;Luyan Ma;Jintao Liu
  • 通讯作者:
    Jintao Liu

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码