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CAS9系统从更新中产生琥珀酸
摘要背景：琥珀酸具有巨大的潜力，可以成为基于生物的新基础，用于推导工业中多种增值化学品。基于可再生生物量的琥珀酸生产可以提供一种可行的方法来部分减轻全球制造对石油炼油厂的依赖性。为了改善生物过程的经济学，我们试图通过真菌细胞平台探索可能的解决方案。在这项研究中，尼日尔（Aspergillus Niger）是一种著名的生物基有机酸工业生产生物，因其琥珀酸产生的潜力而被利用。结果：使用核糖核蛋白（RNP）的CRISPR – CAS9系统，连续的遗传操作是在产生柠檬酸菌株的工程中实现的。两种涉及两种副产品的基因，即葡萄糖酸和草酸，被破坏。此外，有效的C 4-二羧酸盐转运蛋白和可溶性NADH依赖性富马酸酸盐还原酶被过表达。所得的菌株SAP-3产生了17 g/l琥珀酸，而使用合成底物在野生型菌株中未检测到可测量水平的琥珀酸。此外，还研究了两个培养参数，温度和pH值，以实现其对成功的粉刺产生的影响。3天后在35°C下获得最高量的琥珀酸，低培养pH值对琥珀酸的产生具有抑制作用。探索了两种类型的可再生生物量作为琥珀酸产生的底物。6天后，SAP-3菌株能够分别从甜菜糖蜜和小麦水解物中产生23 g/L和9 g/l琥珀酸。结论：在这项研究中，我们成功地将基于RNP的CRISPR-CAS9系统应用于尼日尔的基因工程中，并显着改善了工程菌株中的琥珀酸产生。关于栽培参数的研究揭示了pH和温度对琥珀酸产生的影响以及未来在菌株发展中的挑战。使用可再生生物量使用糖浆和小麦稻草水解产物来证明了可再生生物量来生产琥珀酸。关键字：尼日尔曲霉，代谢工程，琥珀酸生产，CRISPR – CAS9系统
社论：二氧化碳捕获和转化：先进材料......
大气中二氧化碳 (CO 2 ) 浓度的持续增加引发了全球变暖和气候变化，碳中和是人类社会最重要的目标之一。CO 2 的捕获和转化已成为减缓气候变化和减少温室气体排放的研发热门领域。先进材料和工艺在这些努力中发挥着至关重要的作用。在 CO 2 捕获中，目标是捕获来自发电厂、工业过程和运输等各种来源的 CO 2 排放。正在开发多孔材料、膜和溶剂等先进材料以选择性捕获 CO 2。这些材料具有高表面积和特殊性能，能够有效地吸附和分离 CO 2。西波美拉尼亚理工大学的 Karolina 通过热液工艺从甜菜糖蜜中制备碳质材料，然后进行化学活化，并将其用于 CO 2 捕获（Kielbasa）。具有 2005 m 2 g −1 高比表面积和 0.851 cm 3 g −1 总孔体积的活性生物碳在 1 bar 和 0 °C 下对 CO 2 的最高吸附量为 7.1 mmol/g。一旦捕获 CO 2，就可以通过各种过程将其转化为有价值的产品。人们正在探索先进的催化材料，将 CO 2 转化为化学品、燃料和其他有用的产品。例如，CO 2 可以转化为甲醇，甲醇可以用作燃料或作为生产其他化学品的原料。江苏大学的徐等人用溶胶-凝胶法制备了具有 Cu 2 In 合金结构的 Cu 1 In 2 Zr 4 -OC 催化剂，用于 CO 2 加氢制甲醇（宋等人）。他们发现煅烧前后的等离子体处理可以在一定程度上提高 CO 2 加氢活性。尤其是在煅烧前经过等离子体改性的Cu1In2Zr4-O-PC催化剂上，在反应温度270℃、反应压力2MPa、CO2/H2=1/3、GHSV=12000mL/(gh)的条件下，CO2转化率达到13.3%，甲醇选择性达到74.3%，CH3OH时空产率达到3.26mmol/gcat/h。这是因为等离子体改性可以减小粒径，增强Cu和In之间的相互作用，并使Cu的2p轨道结合能移至更低位置。期待先进技术将在制备具有高CO2转化效率和稳定性的材料方面做出巨大贡献。电化学过程（例如电还原）也正在用于CO2转化的研究。曹等人。嘉兴学院教授综述了电催化领域的最新进展
引用Costa S，Summa D，Radice M，Vertuani S，Manfredini S和Tamburini E（2024年），使用序列O
属性（Ruiz-Ruiz等，2017）。由于LA具有羧基和羟基官能团，因此也可以将其视为一个平台和中间体，用于转化为几种不同的有用和有价值的化学物质（Gao等，2011）。la是生物技术生产几乎完全通过石化途径盛行的大规模化合物之一，大约90％通过微生物发酵实现了当前生产的90％（Macedo等，2020）。使用广泛的微生物和不同类型的底物来优化产量和生产率（Tian等，2021），LA的发酵生产已被广泛研究了多年。最著名的野生型LA生产者是乳酸细菌（LAB），它们是非散发形式，革兰氏阳性，非有氧或气化剂，耐酸和严格发酵生物的（Fidan等，2022）。在实验室中，乳酸杆菌是具有最大商业兴趣的属，因为它具有同质性，并且主要通过将一个分子转换为LA分子的LA分子，主要是通过Embden -Meyerhoff - Parnas（EMP）途径产生的（Singhvi等，2018）。重组大肠杆菌的重组菌株，coagulans芽孢杆菌，谷氨酸杆菌，地衣芽孢杆菌和代谢酵母菌的生产也已评估（Awasthi等，2018）。尽管长期以来已经建立了工业规模的生物技术生产，但仍有进一步改进的空间（Abedin等，2023）。使用实验室的主要障碍是它们的复杂营养需求和中介体，分别导致成本和污染风险增加（Abedi和Hashemi，2020年）。关于碳底物，几种农业的低或无价废物，例如糖蜜，汁液废物和淀粉类生物量奶油浪费，传统上已被发酵成LA（Alexandri等人，2019年； Sakr等，2021年）。最近，还提出了农业和林业残留物作为碳源（Ajala等，2020； Yankov，2022）。但是，原材料和发酵的高成本 - 分离过程以及高度产生的LA生产微生物的选择严重限制了此类应用（Ren等，2022）。大量努力致力于制定发酵策略，例如合并生物处理（CBP），同时进行糖精和发酵（SSF），以及同时的糖精和共同发酵和共同发作（SSCF），作为希望的替代方案（Mazzoli，202211221）。为此，已经实施了两个主要概念，即基于共培养的合成微生物联盟的发展（Sun等，2021）和基因工程的微生物（Levit等，2022）。与纯培养物相比，微生物联盟已被证明不容易受到环境干扰和污染的影响，同时表现出较高的转化效率（Sun等，2019）。然而，由于微生物种群之间的复杂相互作用，共同培养，增长动态，监测和控制的可靠方法仍然具有挑战性（Mittermeier等人，2023年）。代谢工程旨在开发具有有效产物形成的单菌株，但对于微生物的主要遗传和代谢重新设计需要大量的努力（Hossain等，2023）。LA生产的第二个瓶颈是原料处理和灭菌的总体过程成本（Marchesan等，2021），除非使用嗜热菌株（Garita-Cambronero等，2021年），否则这是避免污染所必需的，否则
报告名称：生物燃料年鉴 - 2023
注：除非另有说明，本报告所用的参考期为日历年（1 月至 12 月）。印度财政年度 (IFY) 为 4 月至 3 月，乙醇供应年度 (ESY) 为 12 月至 11 月。 第一部分 执行摘要 2023 年，印度全国乙醇混合率预计将维持在 11.5% 的年均水平，创下新高，比去年增长 13%。2023 年 4 月，印度月均混合率首次超过 11%，预计今年剩余时间将保持在 12% 左右。随着印度试图在 2025 年前实现 E-20 国家目标，乙醇混合汽油 (EBP) 计划的原料供应范围和数量预计将在乙醇供应年 (ESY)（12 月至 11 月）增加。此外，由于甘蔗和糖浆、B 重糖蜜、受损粮食、印度食品公司 (FCI) 提供的剩余大米的转移增加，新德里 FAS (Post) 已将其 2022 年乙醇与石油的混合率估计上调至 10.2%。连续第九年，国内消费量将超过国内产量。2023 年，进口乙醇将继续供应工业、酒精饮料和医疗行业。在过去五年中，印度已发展成为一个重要的甘蔗剩余生产国，在 EBP 计划下实施稳定的定价体系，并确保适当的原料流动。政府的政策试图增加国内生产，同时继续禁止进口乙醇用于燃料混合。印度将更加注重乙醇生产，希望到 2025 年达到 E-20 目标，这也将限制糖的出口，因为去年甘蔗产量低于预期。尽管如此，Post 估计，由于政府大力支持去年迅速扩张的多原料和谷物蒸馏厂，2023 年燃料混合用乙醇产量将增加。尽管蒸馏能力有所提高，但 Post 确定，由于政府继续禁止进口用于汽油混合的乙醇，以及缺乏足够的 1G 和 2G 原料，印度将很难在 2025 年 ESY 之前实现 20% 的全国混合率。印度维持其生物柴油混合率目标，即到 2030 年，公路用生物柴油混合率达到 5%。2023 年，全国平均混合率保持不变，仍为 0.1%。由于棕榈硬脂进口限制、废弃食用油 (UCO) 和动物脂肪供应链混乱、原料成本高以及棕榈油供应短缺，印度的生物柴油使用量仍然极低。Post 预测，印度将在预测年生产约 2 亿升生物柴油，高于 2022 年的 1.85 亿升。由于政府的激励和干预，Post 估计 2023 年的消费量将略微上升至 1.9 亿升。据印度政府称，2021/2022 年度 ESY 的 EBP 计划节省了约 2.89 亿美元或 23 亿印度卢比 (INR) 的外汇，并且在整个计划实施过程中减少了超过 270 万公吨 (MMT) 的温室气体排放量 (GHG)。1 为了使印度实现乙醇和生物柴油的长期生物燃料混合目标，Post 继续确定需要进口生物燃料和生物燃料原料来补充国内生产。随着印度根据修订后的国家生物燃料计划扩大生产能力，将需要进口原料来增加国内供应，促进国内生产，并与政府的“印度制造”运动保持一致。