Biotechnology for Fuels and Chemicals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mielenz, Jonathan R. (EDT)/ Klasson, K. Thomas (EDT)/ Adney, William S. (EDT)/ McMillan, James D. (E

出品人:

页数:828

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 326.57

装帧:

isbn号码:9781603275255

丛书系列:

图书标签:

• Biotechnology
• Biofuels
• Biochemicals
• Renewable Energy
• Industrial Biotechnology
• Sustainable Chemistry
• Bioprocessing
• Metabolic Engineering
• Synthetic Biology
• Biorefining

新锐视野：生物技术驱动的可持续化学品与能源未来 图书名称：生物能源与化学前沿：从基础理论到工业应用 本书简介 在当前全球能源结构转型与环境可持续性挑战日益严峻的背景下，发展高效、清洁、可再生的生物基能源和化学品已成为全球科学界和工业界关注的焦点。本书《生物能源与化学前沿：从基础理论到工业应用》旨在提供一个全面、深入且高度聚焦的视角，系统梳理和探讨驱动这场“生物革命”的关键生物技术、工程学原理及其在现实世界中的应用潜力。 本书并非简单罗列已有技术，而是着眼于前沿性、集成性与未来导向，深入剖析了如何利用工程化的生物系统（如微生物、酶以及植物细胞）作为“绿色工厂”，高效地将可再生生物质转化为高价值的燃料、平台化学品和精细化学品。 --- 第一部分：生物质资源的深度挖掘与预处理工程 理解生物质的复杂性是实现生物基转化的第一步。本部分详细阐述了当前主流和新兴生物质资源的结构特性、化学组成及其在转化过程中的挑战。 1.1 生物质的结构挑战与分子解构： 我们超越了传统上将生物质简单视为纤维素和半纤维素的观点，深入探讨了木质素这一“被忽视的聚合物”的复杂三维结构及其对后续酶解的物理屏障作用。详细分析了高效解聚技术——包括但不限于离子液体处理、深共熔溶剂（DESs）以及超临界流体技术——如何精准地分离和活化纤维素纳米晶体、寡糖组分和芳香族木质素单元，为后续的生物转化打下基础。 1.2 生物精炼（Biorefinery）的集成化概念： 本书强调了全组分利用的必要性。详细介绍了多阶段、多酶系统在生物质分级转化中的应用，旨在最大化碳收率和经济效益。重点讨论了如何将高价值木质素单体（如苯丙烷类化合物）通过催化转化或生物转化路径，导向芳香族化学品的合成，而不是简单地焚烧。 --- 第二部分：合成生物学与代谢工程的基石 本部分是全书的核心，它聚焦于如何重塑生命体的内在机制，使其成为高效的“分子制造机器”。 2.1 新一代合成生物学工具箱： 我们深入探讨了近年来基因组编辑技术（如CRISPR-Cas系统的多重应用，包括基础敲除、定点修复、以及染色体尺度的重排）在微生物宿主优化中的突破。着重分析了高通量筛选与自动化平台（如Robotic Platforms和Flow Cytometry）如何加速“设计-构建-测试-学习”（DBTL）循环，以实现对复杂代谢网络的快速迭代优化。 2.2 代谢路径的理性设计与重构： 本书详细剖析了如何从零开始构建全新的人工代谢通路，或对天然通路进行深度优化，以实现目标产物的超量合成。案例研究涵盖了： 非天然氨基酸/萜类化合物的异源表达： 分析了在工程酵母或大肠杆菌中，如何克服跨物种基因表达的兼容性问题，以及如何调控细胞氧化还原平衡（如NADH/NADPH的供应）以支持高能耗的二级代谢产物合成。 碳流的精准导向： 讨论了如何利用“假基因组工程”和“限速酶调控”策略，将宿主对廉价碳源（如甲醇、一碳化合物或特定有机酸）的利用能力导入到目标产物合成路径中，有效避免副产物的生成，显著提高目标产物的滴度（Titer）和生产率（Productivity）。 --- 第三部分：生物催化与酶工程的精确调控 生物催化因其高选择性、温和反应条件和环境友好性，成为复杂分子制造的关键。本部分侧重于酶的工程化设计与应用。 3.1 蛋白质工程与定向进化： 详细介绍了基于计算化学（如分子动力学模拟）预测活性位点对底物特异性的影响，并结合高通量筛选技术，实现对脱氢酶、氧化还原酶或脱羧酶的功能性拓展。重点讨论了如何通过改变酶的稳定性（耐热性、pH耐受性）和底物亲和力，使其适应工业反应器的严苛环境。 3.2 多酶级联反应与固定化技术： 为解决产物抑制和中间产物不稳定的问题，本书深入探讨了多酶级联系统（Cascade Reactions）的设计。分析了如何将多个独立酶集成到单个反应器体系中，实现高效率的“一锅法”转化。同时，对新型载体材料（如MOFs、介孔硅材料）在酶的固定化中的应用进行了评估，关注其对酶活性保持率和循环使用寿命的影响。 --- 第四部分：过程强化与工业化放大挑战 理论上的突破必须通过稳健的工程化放大才能转化为现实的经济效益。本部分关注从实验室到工业规模转化的关键工程环节。 4.1 生物反应器设计的先进理念： 超越传统的搅拌罐反应器（STR），本书探讨了用于特殊生物转化过程的先进反应器设计。例如，针对气态或液态底物的反应器（如气升式反应器、膜生物反应器MBRs）如何优化传质效率；以及针对高粘度发酵体系的流体力学控制策略。 4.2 下游分离与纯化：成本控制的关键： 生物转化产物通常存在于低浓度、复杂介质中，导致分离成本居高不下。本部分详细分析了集成化分离技术，包括反应与分离耦合的膜技术（Pervaporation）、高效萃取技术（如绿色溶剂替代品）以及模拟移动床（SMB）层析技术在分离结构相似产物中的应用潜力，旨在将分离成本占比降至行业可接受范围。 4.3 经济性评估与生命周期分析（LCA）： 强调了技术可行性必须服务于经济可行性。书中提供了评估生物基产品竞争力的量化框架，结合动态模型和敏感性分析，评估不同原料成本、能耗和收率波动对最终产品市场价格的影响。同时，严格的LCA方法论被引入，以确保“绿色”技术真正实现环境效益的最大化。 --- 总结与展望 本书面向生物工程、化学工程、材料科学以及工业生物技术领域的科研人员、研究生和行业工程师。它不仅提供了当前最前沿的技术快照，更侧重于揭示实现可持续生物基平台的核心科学原理和工程瓶颈。通过对基础理论的夯实和对前沿集成的探讨，本书旨在激发读者以跨学科的视角，推动生物技术向更高效、更具经济可行性的方向发展，为构建一个真正的循环经济和低碳能源系统贡献力量。

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