导　　师： 李宁

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural,HMF）及糠醛是重要的生物基平台化合物,可以通过碳水化合物脱水制备得到。HMF及糠醛中均含有醛基,选择性还原可分别合成2,5-二羟基呋喃（2,5-bis（hydroxymethyl）furan,BHMF）及糠醇。BHMF及糠醇是合成功能材料、药物、冠醚、农业化学品、合成纤维等的重要中间体。目前,化学法是制备BHMF及糠醇的主要途径,但存在反应条件苛刻、环境污染严重、能耗高等问题;并且激烈的反应条件易促使不稳定的糠醛类化合物形成大量副产物,从而导致选择性不理想。生物催化具有高效、高选择性、反应条件温和、简单、环境友好等优点,有望补充或取代化学方法用于合成BHMF及糠醇。然而生物催化HMF及糠醛转化仍颇具挑战,因为这两种底物对微生物细胞具有强烈的抑制和毒性作用。最近,本课题组报道了一株可耐受一定浓度HMF、且能合成BHMF的季也蒙毕赤酵母Meyerozyma guilliermondii SC1103。但由于反应过程中使用游离野生型细胞作为催化剂,一方面不便于生物催化剂的重复利用,另一方面底物耐受性仍较差,导致生产效率不理想。基于上述情况,本论文首先对酵母菌株的生理生化特性进行研究。随后,采用驯化与诱导相结合的方法极大地改善了野生型季也蒙毕赤酵母Meyerozyma guilliermondii SC1103的催化性能。为了提高生产效率,将驯化细胞高密度固定在生物相容性海藻酸钙小球中,考察了固定化细胞的催化特性并研究了各关键因素对固定化细胞选择性还原HMF的影响,建立了高效、高选择性合成BHMF的生物催化途径。此外,对BHMF合成工艺进行放大研究,并对产物进行了分离纯化以验证该生物催化方法的实用性。尝试采用廉价的水稻秸秆水解液取代辅底物葡萄糖,为开发经济性的生物催化工艺奠定了基础。最后,对建立的高效生物催化途径的普适性进行了�

关 键 词： 生物催化 生物基平台化合物 固定化 还原反应 全细胞

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