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我校蒋侃侃老师团队在《Bioresource Technology》发表马来酸结合生物酶催化水解秸秆制备糖类化合物的研究成果

发布时间: 2021- 12- 20 10: 11浏览次数:

近日,我校基础医学与法医学院蒋侃侃老师带领的创新创业团队在杂志《Bioresource Technology》上发表了题为“An integrated biorefinery process for co-production of xylose and glucose using maleic acid as efficient catalyst”的研究论文,杂志为JCR分区一区,影响因子9.642(2020年),本文旨在利用二元羧酸马来酸(顺丁烯二酸)催化水解小麦秸秆以回收木糖,并通过真菌生物酶催化获得葡萄糖。

基础医学与法医学院蒋侃侃老师在《Bioresource Technology》上发表麦秸生物炼制的研究成果


目前,我国对麦秆等农业副产物的开发利用率很低,绝大部分被直接丢弃或者焚烧,造成了生物资源浪费和环境污染。如能通过生物炼制的手段将麦秸中含有的大量纤维合理开发利用,对实现农业副产物的有效增值,促进农业经济发展和生态环境改善具有现实意义。


蒋侃侃老师团队通过对多种有机酸和无机酸的筛选和比较,发现有机固体酸马来酸(顺丁烯二酸)具有很好的催化效果。马来酸是一种二元有机羧酸,可以通过释放H+来解聚半纤维素,在高温条件下能充分地将木聚糖水解成木糖,且木糖的降解率很低;研究采用响应面法优化了马来酸水解小麦秸秆以回收木糖的工艺条件,在150℃下,采用70 g/L固液比和0.1 mol/L酸浓度水解小麦秸秆40 min,实验结果表明木糖得率最高可达77.12%,而木糖的降解产物——糠醛的转化率仅为1.61%,经马来酸处理过的小麦秸秆进一步通过真菌纤维素酶水解,其葡萄糖转化率高达88.58%。

蒋侃侃老师指导学生实验


此外,该研究还阐明了马来酸特殊的化学构象与其高效催化水解效率的构效关系:马来酸分子具有稳定的分子内氢键,sp2杂化的特点可提高其酸度。此外,马来酸分子不具额外的烷基,在一定程度上也可加强其酸度。另一方面,马来酸特殊的二元羧酸结构类似于酶的催化活性位点,因此可使木糖的降解速率变缓。这些研究结果为秸秆类农业副产物糖类化合物的生物炼制提供了相关的理论依据和应用参考。基础医学与法医学院法医学专业1901班学生刘正辉为该论文的第一作者,蒋侃侃老师为通讯作者。


作者简介



蒋侃侃:男,讲师,从事微生物真菌发酵产酶、纤维糖组分的高效利用及糖类生物转化等研究工作。近年来以第一或通讯作者在Bioresource Technology、Industrial Crops and Products、Frontiers in Bioengineering and Biotechnology等杂志发表SCI论文6篇。指导本科生发表SCI论文2篇。

刘正辉:男,法医1901班学生,在科研方面主持结题2020年校级创新创业项目,并以第一作者在Bioresource Technology(中科院一区,2020年IF=9.642)发表SCI论文一篇,以主要成员身份参加了2020年浙江省生命科学竞赛,并以第二作者发表的Lipopolysaccharide-induced escalated intermale attack in mice: a preliminary study论文摘要部分被2021年浙江省生理科学学会学术年会论文集收录,获得校首届本科生科技创新墙报展二等奖,以主要成员身份参与了第七届全国大学生基础医学创新研究暨实验设计论坛并获三等奖、2021年首届长三角高校数学建模竞赛获成功参赛奖,正主持参加2021年国家级创新创业项目。


作者: 蒋侃侃
信息来源: 基础医学与法医学院(病毒病研究所、寄生虫病研究所)