本書是一部有關綠色生物制造的學術專著。本書基于原創(chuàng)性研究,系統(tǒng)闡述了生物合成技術的發(fā)展現(xiàn)狀、技術挑戰(zhàn)及未來方向;深入探討了生物合成技術在生產(chǎn)生物基化學品和新材料中的變革作用及應用前景;詳細介紹了大宗化學品、能源燃料等多種產(chǎn)品的生物合成路徑,并特別強調(diào)了關鍵酶的合成生物學創(chuàng)制、細胞工廠構建等技術突破。此外,本書還展示了生物基高分子材料、生物油墨和生物合成電子化學品等前沿新材料的發(fā)展,以及基因編輯、人工酶設計等高新技術的實踐應用。
本書立足生物制造產(chǎn)業(yè)化需求,既可為政府公務人員、企業(yè)家、技術人員、產(chǎn)業(yè)化人才、投融資者提供科學參考,還可作為高等院校生物學、化學化工、綠色化學、生物工程及生物技術等專業(yè)高年級本科生、碩博研究生、教師的教學參考書。
王丹 ,女,漢族,1982年生,四川大學化學工程與工藝學士,中國科學院過程工程研究所博士,美國萊斯大學(Rice University)化學工程系和生物工程系訪問學者,博士后,2017年4月至2018年5月,任重慶市科學技術委員會高新技術發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化處副處長(掛職)。2018年5月至2018年11月,美國麻省理工學院生物系,白頭生物醫(yī)學研究所,訪問學者。2018年9月至2019月3月,任重慶市材料技術研究院有限公司科技發(fā)展部副部長(掛職)。2013年9月開始任重慶大學化學化工學院副教授。
學術兼職:中國生物化學學會會員、中國功能材料學會會員、美國化學工程師學會會員、美國微生物學會會員、美國旅美專家協(xié)會會員、重慶人工智能學會會員。國家自然科學基金函評專家,國家期刊Enzyme and Microbial Technology, Bioresources等雜志審稿人。
學術影響:合成生物學領域專家,獲中國科學院院長優(yōu)秀獎、第五屆中美化工會議優(yōu)秀論文獎、IUPAC(世界純粹與應用化學聯(lián)合會)青年科學家獎、應邀學術報告15次, 國家自然科學基金委函評專家,重慶市高新技術企業(yè)評審專家,重慶市化工新材料產(chǎn)業(yè)技術圖譜編制專家。以一作或通訊作者發(fā)表SCI論文40余篇(影響因子5以上的6篇),申請發(fā)明專利20項,獲授權發(fā)明專利6項。
李汶蔚,重慶大學化學化工學院,博士。
第1章 緒論
1.1 生物合成化學品和新材料的定義與分類001
1.1.1 生物合成化學品和新材料的定義001
1.1.2 生物合成化學品和新材料的分類002
1.2 生物合成化學品和新材料的形成與發(fā)展005
1.2.1 化工行業(yè)環(huán)境污染005
1.2.2 化學品和新材料的生物合成技術006
1.3 生物合成化學品和新材料的特點006
1.3.1 生物合成化學品和新材料的經(jīng)濟性006
1.3.2 生物合成化學品和新材料的環(huán)境可行性007
1.3.3 生物合成化學品和新材料的可持續(xù)性007
1.3.4 生物合成化學品和新材料產(chǎn)品性能更高007
1.4 生物合成化學品和新材料與國家戰(zhàn)略的關系007
1.4.1 生物合成化學品和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略背景007
1.4.2 生物合成化學品和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略環(huán)境008
1.4.3 生物合成化學品和新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略價值008
參考文獻009
第2章 生物合成大宗化學品
2.1 1,3-丙二醇013
2.1.1 市場價值013
2.1.2 化學合成路徑014
2.1.3 生物合成路徑014
2.1.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向017
2.2 丙氨酸018
2.2.1 市場價值018
2.2.2 化學合成路徑019
2.2.3 生物合成路徑020
2.2.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向021
2.3 丙烯酰胺022
2.3.1 市場價值022
2.3.2 化學合成路徑023
2.3.3 生物合成路徑024
2.3.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向031
2.4 琥珀酸031
2.4.1 市場價值031
2.4.2 化學合成路徑032
2.4.3 生物合成路徑033
2.4.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向036
2.5 賴氨酸036
2.5.1 市場價值036
2.5.2 化學合成路徑037
2.5.3 生物合成路徑040
2.5.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向042
2.6 丙酮042
2.6.1 市場價值042
2.6.2 化學合成路徑043
2.6.3 生物合成路徑 044
2.6.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向047
2.7 生物乙烯047
2.7.1 市場價值047
2.7.2 化學合成路徑048
2.7.3 生物合成路徑049
2.7.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向053
參考文獻054
第3章 生物合成生物基精細化學品
3.1 功能糖063
3.1.1 阿拉伯糖063
3.1.2 低聚木糖065
3.1.3 甘露寡糖068
3.1.4 阿洛酮糖071
3.2 生物基增塑劑075
3.2.1 檸檬酸酯076
3.2.2 聚酯077
3.3 表面活性劑078
3.3.1 鼠李糖脂080
3.3.2 槐糖脂084
3.3.3 烷基多糖苷090
3.4 食品添加劑093
3.4.1 谷氨酸鈉094
3.4.2 檸檬酸096
3.4.3 β-胡蘿卜素103
3.4.4 芳樟醇108
3.4.5 葉黃素110
參考文獻113
第4章 生物合成生物基醫(yī)藥化學品
4.1 小分子原料藥126
4.1.1 青蒿素126
4.1.2 酪醇128
4.1.3 人參皂苷132
4.1.4 紅景天苷137
4.1.5 哌啶甲酸140
4.1.6 大麻素143
4.2 植物天然產(chǎn)物146
4.2.1 番茄紅素146
4.2.2 甘草次酸149
4.2.3 西紅花苷151
4.2.4 鬼臼毒素153
4.2.5 紫杉醇155
4.3 胰島素159
4.3.1 市場價值159
4.3.2 化學合成路徑161
4.3.3 生物合成路徑161
4.3.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向164
參考文獻164
第5章 生物合成生物基能源燃料
5.1 生物柴油178
5.1.1 市場價值178
5.1.2 化學合成路徑179
5.1.3 生物合成路徑180
5.1.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向183
5.2 燃料乙醇184
5.2.1 市場價值184
5.2.2 化學合成路徑184
5.2.3 生物合成路徑187
5.2.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向192
5.3 生物甲醇192
5.3.1 市場價值192
5.3.2 化學合成路徑193
5.3.3 生物合成路徑194
5.3.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向196
5.4 生物航空燃料196
5.4.1 市場價值196
5.4.2 化學合成路徑197
5.4.3 生物合成路徑199
5.4.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向200
5.5 沼氣201
5.5.1 市場價值201
5.5.2 化學合成路徑201
5.5.3 生物合成路徑203
5.5.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向205
5.6 生物氫206
5.6.1 市場價值206
5.6.2 化學合成路徑206
5.6.3 生物合成路徑208
5.6.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向212
參考文獻213
第6章 生物合成生物基高分子材料
6.1 生物基聚酰胺230
6.1.1 市場價值231
6.1.2 化學合成路徑232
6.1.3 生物合成路徑236
6.1.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向240
6.2 生物基聚酯240
6.2.1 PLA 241
6.2.2 PBS 245
6.2.3 PHA 247
6.3 生物橡膠251
6.3.1 生物基異戊橡膠251
6.3.2 生物基三元乙丙橡膠254
6.3.3 生物基衣康酸酯橡膠255
6.3.4 蒲公英橡膠258
參考文獻259
第7章 生物合成前沿新材料
7.1 生物油墨267
7.1.1 市場價值267
7.1.2 生物合成路徑267
7.1.3 生物合成市場潛力與發(fā)展方向269
7.2 電子化學品269
7.2.1 市場價值269
7.2.2 化學合成路徑270
7.2.3 生物合成路徑273
7.2.4 生物合成市場潛力與發(fā)展方向274
7.3 活體功能材料275
7.3.1 市場價值275
7.3.2 生物合成路徑275
7.3.3 生物合成市場潛力與發(fā)展方向278
7.4 生物合成納米材料278
7.4.1 市場價值278
7.4.2 生物合成路徑279
7.4.3 生物合成市場潛力與發(fā)展方向281
7.5 高強高模的生物基仿生復合材料282
7.5.1 市場價值282
7.5.2 生物合成路徑282
7.5.3 生物合成市場潛力與發(fā)展方向285
參考文獻285
第8章 合成生物學領域的高新技術
8.1 基因編輯技術289
8.1.1 基因編輯技術的原理289
8.1.2 基因編輯技術的類別290
8.1.3 基因編輯技術的應用291
8.2 人工酶的設計及構建292
8.2.1 人工酶概述292
8.2.2 人工酶的分類293
8.2.3 人工酶的設計及構建策略294
8.2.4 人工酶的應用296
8.3 細胞工廠的設計及構建296
8.3.1 細胞工廠的設計及構建原理297
8.3.2 細胞工廠構建的技術類別297
8.3.3 細胞工廠的應用298
8.4 反應分離耦合技術299
8.4.1 反應分離耦合技術的原理299
8.4.2 反應分離耦合技術的分類300
8.4.3 反應分離耦合技術的應用301
8.5 智能傳感技術301
8.5.1 智能傳感技術的原理301
8.5.2 智能傳感技術的類別及發(fā)展過程302
8.5.3 智能傳感技術的應用303
8.6 生物微膠囊技術304
8.6.1 生物微膠囊技術的原理304
8.6.2 生物微膠囊制備技術的類別304
8.6.3 生物微膠囊技術的應用306
參考文獻307