摘要：绿色制造是一种综合考虑环境影响与资源效益的现代化制造模式,而绿色生物制造是绿色制造的重要方式之一,是新质生产力的重要组成部分。绿色生物制造以细胞工厂为核心,利用可再生资源,实现化学品的低碳、绿色、可持续的高效生产。其中,高性能细胞工厂的设计是实现高效绿色生物制造的重中之重。传统细胞工厂设计过程复杂,耗时耗力。随着人工智能领域的发展,数字化辅助细胞工厂设计节约了时间和成本。通过数据库构建与更新、代谢流调控数字化设计、目标分子逆合成途径数字化设计、基因线路数字化设计、发酵工艺数字孪生等技术的组合可实现全生命周期数字化细胞工厂的设计,指导高性能细胞工厂的快速构建与优化,赋能绿色生物制造。

摘要：绿色生物制造作为新的工业模式,在其发酵过程中,生物转化效率往往被环境变化或代谢失衡引起的一系列逆境胁迫所限制,导致细胞工厂生长缓慢、产量下降、生产能耗大幅升高等,严重制约着产业的发展。构建在多重胁迫因子条件下具有良好表现的智能抗逆微生物细胞工厂,为绿色生物制造迎来了新的机遇。本文介绍了绿色生物制造过程中微生物细胞工厂面临的胁迫因子及其胁迫机理,综述了提高微生物细胞工厂耐受性的主要策略,包括非理性技术增强细胞自身防御系统及以工程化思维、借助合成生物学技术有针对性地设计并集成抗逆基因线路,重编程微生物细胞工厂提高其抗逆能力,最后对智能抗逆微生物细胞工厂在生物医药、大宗化学品、食品等绿色生物制造涉及领域的应用进行展望。期待本文为实现细胞工厂对环境胁迫的应答与智能调节提供新的研究思路。

摘要：在当今倡导化合物绿色制造的背景下,利用微生物细胞工厂合成新化合物或提高化合物的产量是绿色化工技术发展的重要方向之一。但目标化合物的低产是微生物细胞工厂合成的常见问题。解决这个瓶颈的有效方法之一是在微生物细胞中设计生物传感器来监测和调控化合物的生物合成。详细介绍了胞内生物传感器的种类和作用机制,重点阐释了生物传感器如何与微生物细胞工厂中产物合成途径设计相结合,从而提高细胞工厂的精细调控和目标产物的合成能力。最后还讨论了目前胞内生物传感器设计所面临的挑战和可行的解决方案。

摘要：开发环境友好型的生物可降解材料,被公认为是解决“白色污染”的重要途径。作为制备生物可降解材料的主要原料之一,有机酸的绿色高效制造备受关注。木质纤维素是储量庞大且可再生的自然资源,以木质纤维素为原料,通过生物转化的方式生产有机酸,是发展绿色可降解生物基材料的理想途径,具有过程绿色低碳的优势,符合绿色可持续发展经济的需求。近年来,人们针对木质纤维素的生物炼制开展了大量研究,并在生物转化合成有机酸等领域取得了重要进展,特别是在高产有机酸微生物细胞工厂的设计开发上不断取得突破,使得生物基有机酸的生产水平屡创新高,丁二酸等品种的产量甚至突破了150 g/L,积极推动了生物基可降解材料产业的形成和发展。本文介绍了木质纤维素的组分并总结了木质纤维素的物理预处理法、化学预处理法、生物预处理法、物理-化学共处理法和化学-生物共处理法等多种预处理技术,以及抑制物的脱毒技术、还原催化分馏工艺、催化剂的回收、偶联木质纤维素水解和发酵的制造工艺。并以木质纤维素为原料合成的高价值有机酸(丁二酸、3-羟基丙酸、黏康酸、2,5-呋喃二甲酸和2-吡喃酮-4,6-二羧酸)为例,从这些有机酸的生物合成途径,合成生物学改造策略和发酵条件优化等角度探讨了这些有机酸的研究现状。最后,对当前生物可降解材料产业链的发展趋势进行了总结和展望,讨论了开发新型预处理技术和优化联合生物处理工艺等策略对木质纤维素组分解离和利用的重要意义,并从提高微生物细胞工厂的鲁棒性以及设计木质纤维素的综合转化途径等方面进行系统分析,以期能为有机酸的工业化生产提供参考。

摘要：21世纪迅速发展的合成生物学不仅推动了人类实现从“认识生命”到“设计生命”的伟大跨越,也将为解决人类社会相关的环境污染、能源和资源危机等全球性重大问题提供重要途径,同时也引发了系列伦理问题与争论,亟须进行科学普及。

摘要：在新工科建设和绿色生物制造大力发展的背景下,高等学校在培养学生的创新和工程实践能力方面面临新挑战,传统教学模式不能满足新工科背景下人才培养的需求。浙江工业大学“酶工程”课程组从课程设计、教学内容、教学方式、考核方式以及案例演示、工程虚拟仿真等方面进行了长期的教学改革尝试,形成了极具特色的“知识模块化讲授+经典文献精读+典型产业化案例演示+项目设计答辩”的教学模式,并通过教学改革实践有效提升了学生综合运用酶工程理论知识和工程技术来解决实际生产问题的能力。