丁醇生物合成
新型生物燃料——丁醇
新型生物燃料——丁醇14302010030柳青腾丁醇制备和使用的原理丁醇是一种新型的清洁能源。
可用作优质燃料和燃料添加剂，其高沸点（118℃）和低蒸汽压有助于汽车的冷启动；由于丁醇的疏水性比乙醇更强，因此更易于与汽、柴油烃类燃料相混溶，储存过程中不易吸收空气中和系统中的水分；而且丁醇的燃烧更完全，可大大降低汽车尾气的CO2排放，且不发生残留烃污染，对净化空气十分有利。
上述优点有可能使丁醇成为未来发动机新型绿色燃料，成为替代化石燃料的可持续发展的交通燃料之一，在未来的运输燃料中将会占有重要的比重。
目前主流的生产丁醇的方法共有三种，其中前两种是化学方法，分别是：1.羰基合成法。
丙烯与CO、H2在加压加温及催化剂存在下羰基合成正、异丁醛,加氢后分馏得正丁醇。
2.醇醛缩合法。
乙醛经缩合成丁醇醛，脱水生成丁烯醛，再经加氢后得正丁醇。
第三种方法，就是利用生物发酵方法制丁醇。
具体的做法是，以淀粉等为原料,接入丙酮-丁醇菌种,进行丙酮丁醇(ABE)发酵,发酵液精馏后得产品正丁醇。
丁醇燃料的优缺点丁醇燃料有许多优点。
一方面体现在利用生物发酵方法制丁醇的优点，另一方面体现在丁醇和传统的生物燃料（生物乙醇、生物柴油等）相比所具有的优点。
1．生物发酵方法的优点(1)化工合成法以石油为原料,投资大,技术设备要求高；而微生物发酵法一般以淀粉质、纸浆废液、糖蜜和野生植物等为原料,利用丙酮丁醇菌所分泌的酶来将淀粉分解成糖类,再经过复杂的生物化学变化，生成丙酮、丁醇和乙醇等产物,其工艺设备与酒精生产相似，原料价廉,来源广泛，设备投资较小。
(2)发酵法生产条件温和,一般常温操作，不需贵重金属催化剂。
(3)选择性好、安全性高、副产物少，易于分离纯化。
(4)降低了对有限石油资源的消耗和依赖。
2.丁醇相对于其他生物燃料的优点（表自《新型生物燃料———丁醇的研究进展》）（1）能量含量高,与乙醇相比可多走30%的路程。
（2）丁醇的挥发性是乙醇的1/6倍,汽油的1/1315,与汽油混合对水的宽容度大,对潮湿和低水蒸气压力有更好的适应能力。
微生物发酵生产丁醇
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秸秆发酵生产丁醇的方法
2015210574 陈思思
丁醇优势
丁醇与乙醇相比具有以下优势： ①能量含量高，与乙醇相比可多 走30%的路程；②丁醇的挥发性 是乙醇的1/6倍，汽油的1/13.5， 与汽油混合对水的宽容度大，对 潮湿和低水蒸气压力有更好的适 应能力；③丁醇可在现有燃料供 应和分销系统中使用，而乙醇则 需要通过铁路、船舶或货车运输； ④与其他生物燃料相比，腐蚀性 较小，比乙醇、汽油安全；⑤与 现有的生物燃料相比，生物丁醇 与汽油的混合比更高，无需对车 辆进行改造，而且混合燃料的经 济性更高；⑥与乙醇相比，能提 高车辆的燃油效率和行驶里程； ⑦发酵法生产的生物燃料丁醇会 减少温室气体的排放。与乙醇一 样，燃烧时不产生SOx或NOx， 这些对环境有利；
生物制造不同立体构型2,3-丁二醇+合成机理与实现方法
目前, 不同立体构型2,3-丁二醇的生产主要采用 化学合成法: 首先由石油裂解物中分离得到1-丁醇, 后 者脱水得1-丁烯, 再经加成得2-氯-丁烷, 再消除得2-丁 烯, 再与次溴酸反应生成3-溴-2-丁醇; 然后在碱液中 水解可得到2,3-丁二醇的外消旋混合物; 最后通过外 消旋体的拆分得到不同立体构型的2,3-丁二醇[12]. 上 述化学合成法过程繁琐, 易产生污染环境的多种废液, 而且最后通过化学法进行手性拆分, 不仅成本高而且 实现难度大, 因而降低了大规模生产不同2,3-丁二醇 立体异构体的可行性. 相对而言, 生物制造因具有原 料来源可再生、工艺简单、环境友好等优点而广受青 睐[2]. 利用微生物卓越的代谢功能进行2,3-丁二醇的 生物制造已成为当前研究的热点; 在对微生物合成不 同立体构型2,3-丁二醇的代谢机理逐渐清晰的基础上, 进一步利用合成生物学等先进技术手段构建高产高纯 度单一构型2,3-丁二醇的工程菌株是当前该领域研究
aCollege of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 211816, Jiangsu, China bState Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, Jiangsu, China
乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃共3篇
乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃共3篇乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃1随着人们对环保和可再生能源的重视，碳中和和可持续发展已经成为世界的主流趋势。
而生物质能源的发展和利用则被认为是实现碳中和和可持续发展的重要方法之一。
其中，生物质能源的转化为液体燃料是近年来备受关注的研究领域。
乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃是一种较为常见的生物质转化液体燃料的方法。
该方法利用乙醇作为原料，在催化剂的作用下发生偶合反应，生成丁醇及C4烯烃。
相比于传统的催化裂解制备生物质液体燃料方法，乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃具有以下优点：一、转化率高：乙醇偶合法可以实现高达90%以上的乙醇转化率，丁醇的选择性可以达到60%~70%。
二、催化剂使用量小：采用Ni、Cu等过渡金属催化剂时，催化剂的用量较少，生产成本相对较低。
三、反应条件温和：乙醇偶合反应可以在常压下以适当温度进行，不需要高压反应，反应条件温和而安全。
四、产物质量高：丁醇及C4烯烃是优质液体燃料，其热值高、抗爆性强、对环境污染小，可作为汽油替代品使用。
乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃的反应机理较为复杂。
根据研究人员的实验研究和理论模拟，可以得出以下反应机理：1.氧脱羧反应：Ni催化剂吸附在Ni（111）表面的乙醇在羟基（OH）的作用下发生氧脱羧反应，生成吸附态的乙醇醛。
2.卤化物还原反应：Ni催化剂吸附在Ni（111）表面的溴在乙醛的作用下发生卤化物还原反应，生成乙醇酸和HBr。
HBr可以被NaOH中和，同时生成NaBr和水。
3.二元偶合反应：吸附态的乙醛和乙醇酸分别在Ni催化剂上发生二元偶合反应，生成所需丁醇和C4烯烃。
其中，丁烯和丁烷的生成选择性受到反应温度和催化剂种类的影响。
乙醇偶合制备丁醇及C4烯烃的实际应用也在逐渐扩展。
目前该技术已经开始走向产业化，用于工业上的大规模生产。
同时，还可以与其他生物质能源转化技术相结合，实现整体利用。
例如，生物质热解技术可将生物质产生的废弃物质转化为液体燃料原料，进而进行乙醇偶合反应，实现生物质的全程利用。
生物丁醇
• 生物丁醇的生产原料——淀粉、纤维素 等价格低廉。并且燃烧产物仅为二氧化碳 和水
• 丁醇作为汽油的高辛烷值组份，可提高 点燃式内燃机的抗暴震性，使发动机运行 更平稳。
丁醇的性能
丁醇还是一种重要的平台化合物
酯化、取代、消去、氧化、还原……
丙烯酸丁酯 (溶剂)
2.两步发酵法：在传统的基础上进一步发展了两步法发酵丁醇
第一步： 用厌氧梭菌将糖高温发酵得到丁酸 第二步： 将第一步得到的丁酸发酵生成丁醇。 这一技术使微生物的产酸和产溶剂两个过程分别在两个发酵罐中完成， 有效地降低丁醇的毒性，保证发酵稳定连续的进行。
3.萃取发酵
萃取发酵就是将发酵技术和萃取操作结合，把丁醇从醒液中移去， 不仅解除了底物抑制，也避免了代谢产物的积累对微生物生长的影响。 早在1992 年，浙江大学杨立荣等人选用油醇为萃取剂，利用间歇萃发 酵方式，使丁醇的产量大幅增加，此方法后来被广泛使用。史仲平等人 以生物柴油为萃取剂，使得丁醇萃取发酵中的总溶剂产量比传统分批发 酵中的产量提高54.88％
• 2006 年,英国政府计划利用英格兰东部的甜菜生产生物丁醇,将其与传 统汽油混合后,用作车辆驱动燃料。2007 年2 月,英国投资25 万英镑,其 他股东和商业人士投资31 万英镑,计划开发新一代低成本生物燃料——— 丁醇
我国生物丁醇研究进展
我国始于1956年，80年代初50余家，1996年最后一家(华北制 药)停产。
谢谢大家 新年快乐！
迫切需要寻找性能相近、廉 价、清洁、可再生的车用替
代燃料！
生物丁醇是一种极具潜力的新型生物燃料
96ห้องสมุดไป่ตู้
汽油 丁醇
热值
Btu/gallon
新型能源生物丁醇 (2)
生物酶法
利用酶催化反应将淀粉、 纤维素等物质转化为生物 丁醇。
合成气发酵法
将合成气（一氧化碳和氢 气的混合物）通过微生物 发酵转化为生物丁醇。
生物丁醇的生产原料
糖类物质
合成气
葡萄糖、木糖等糖类物质是生物丁醇 生产的主要原料，可从淀粉、纤维素 等物质中提取。
一氧化碳和氢气的混合物，可通过煤 化工或天然气转化获得，再用于生产 生物丁醇。
废弃物、纤维质等作为原料。
生物丁醇的分子式：C4H9OH。
03
生物丁醇的特性
物理性质
与乙醇相似，具有较高的能量密度（约21MJ/kg），沸点约 117.7°C，不溶于水，易溶于有机溶剂。
化学性质
具有醇羟基，可发生氧化、酯化等反应。
安全性
低毒，但大量摄入可能对肝脏产生毒性。
生物丁醇的用途
01
02
03
05
生物丁醇的挑战与解决 方案
生物丁醇的生产成本问题
总结词
生产成本高昂是生物丁醇推广应用的主要障碍之一。
详细描述
生物丁醇的生产需要大量原材料和能源，导致其成本较高。此外，生物丁醇的生 产过程还需要专业的设备和工艺，进一步增加了生产成本。
生物丁醇的储存和运输问题
总结词
生物丁醇的储存和运输存在安全隐患 和困难。
技术进步推动
生物丁醇技术的不断进步和创新，将进一步降低 生产成本，提高产量和纯度，为大规模应用奠定 基础。
生物丁醇的技术创新
提高发酵效率
通过优化菌种、改进发酵工艺和提高设备效率等手段，提高生物 丁醇的发酵效率，降低生产成本。
分离提纯技术改进
改进生物丁醇的分离提纯技术，提高产品纯度，降低杂质含量，满 足不同应用领域的需求。
丙酮-丁醇的微生物发酵生产
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald120丙酮-丁醇发酵历史悠久，早在1912年，人们开始利用梭状芽孢杆菌发酵，即以粮食作物为原料生产丙酮和丁醇[1]。
该产业一度成为世界上第二大发酵产业，用于生产火药、合成橡胶等重要的化学品。
直到20世纪中叶，廉价的石油被大量开采和利用，以石油为原料来合成化工产品的方法快速兴起，导致丙酮-丁醇发酵方法的利用越来越少，其发酵工艺的改进也严重迟滞。
进入21世纪后，由于人类长时间的开采，石化资源已接近耗竭；另外，由于工艺水平和处理技术的限制，大量含有石油类的废渣、废水排放引起了严重的环境污染。
为了贯彻经济与生态环境协调发展的方针政策，寻找绿色能源已经成为迫在眉睫之事。
此时，丙酮-丁醇发酵途径再次引起人们的极大关注，微生物发酵制丙酮-丁醇较原来丙酮-丁醇发酵的优点是发酵周期短、产物转化率高、代谢副产物少。
因此即使目前微生物发酵产丙酮-丁醇成本高，尚不具有很大的竞争市场，但是通过原料和技术的改进后可以降低生产成本、增加产量，丁醇将成为最具实用价值的廉价、清洁的新型液态生物燃料。
该文章对近年来改善丙酮-丁醇发酵的相关方法和措施进行综述，以期对相关领域的研究人员有所帮助。
1 生产丙酮-丁醇的可替代性原料目前，工业生产丙酮和丁醇主要以农作物为原料，存在着成本高，产量相对较低的问题。
为了解决这种问题，需要寻找可替代原料。
近年来发现的可替代原料主要有木质纤维素类、合成气、废弃蛋白质类。
目前认为，木质纤维素类生物质是世界上最丰富、最廉价的可再生能源，木质纤维素类包括森林残留物和农业残留物，都可用ac etone -but a nol-e t h a nol （A BE）梭状芽孢杆菌发酵生产丙酮和丁醇，但是对于不同的木质纤维素类原料，丙酮-丁醇的生产效率也不尽相同。
S w a n a等[2]用4种原料：柳枝稷、杨树、玉米秸秆、小麦秸秆生产丁醇时发现，玉米秸秆是生产丁醇产量最高的原料，其在生产丙酮和丁醇过程中最大利用率可达75%。
3-氨基丁醇合成
3-氨基丁醇合成
3-氨基丁醇可以通过多种方法合成，以下是其中几种方法：
1. 手性源合成：以d-丙氨酸为起始原料，通过一系列的化学反应步骤合成3-氨基丁醇。
2. 化学拆分法：利用扁桃酸拆分消旋的3-氨基丁醇来合成光学纯的3-氨基丁醇。
3. 手性诱导法：利用手性苯乙胺和巴豆酸乙酯的依次经过加成、LiAlH4还原、催化氢化来合成光学纯的3-氨基丁醇。
4. 生物催化法：利用酶催化合成路线合成3-氨基丁醇。
5. 不对称催化氢化法：在催化剂的作用下，对映体选择性地加氢还原成手性醇。
6. 以(r)-3-氨基丁酸为原料，在醇溶剂中，在酸性条件下，得到(r)-3-氨基丁酸酯；以(r)-3-氨基丁酸酯为原料，在碱性条件下，滴加氨基保护基得到氨基保护的(r)-3-氨基丁酸酯；以氨基保护的(r)-3-氨基丁酸酯为原料，在醇溶剂中，在路易斯酸存在下，与硼氢化物进行还原反应，得到氨基保护的(r)-3-氨基丁醇；以氨基保护的(r)-3-氨基丁醇为原料，直接脱氨基保护基，得到(r)-3-氨基丁醇。
以上方法各有优缺点，可以根据实际需要选择适合的方法。
生物丁醇制取技术
生物丁醇制取技术董平;邵伟;赵仲阳;李建忠;何玉莲【摘要】随着生物化工技术的不断发展,新生代生物能源—生物丁醇已进入人们的视野.综述了以淀粉类、糖类、纤维素类和生物合成气为原料生物发酵法,以及热化学法制取生物丁醇的技术路线及研究进展;分析了生物丁醇生产存在的问题,并提出了发展建议;展望了生物丁醇的发展前景.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2016(017)001【总页数】5页(P45-49)【关键词】生物丁醇;生物质;新生代生物能源;发酵【作者】董平;邵伟;赵仲阳;李建忠;何玉莲【作者单位】中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714【正文语种】中文丁醇(C4H10O)有4种异构体，分别是正丁醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇。
通常所说的丁醇是指正丁醇，既是重要的大宗化工原料，又是继燃料乙醇之后极具发展前景的新型液体生物燃料(也被称为“燃料丁醇”)。
与乙醇相比，生物丁醇在燃料性能和经济性方面具有明显的优势。
丁醇具有更高的疏水性和较低的挥发性，可与汽油以任意比例混合，并具有与汽油相当的热值[1]。
因此，近年来生物丁醇的研究开发日益受到许多国家的重视[2-4 ]。
生物丁醇的制取技术与生物乙醇一样，均是发酵法。
在20世纪初，曾是仅次于乙醇发酵的第二大发酵产业。
但随着20世纪50年代石油工业的兴起，化学法合成丁醇技术登上了“历史舞台”，并迅速发展，在其冲击下，丁醇发酵逐渐衰落；到20世纪80年代，发酵法已无法与化学合成法竞争，因此很少采用该方法生产丁醇产品。
近年来，由于石油价格的上涨，加之石油资源的日益紧缺，发酵法生产丁醇的技术重新显示出其优势。
发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种
发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种摘要：当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。
石油危机引起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。
为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。
丙酮丁醇发酵主要产生丙酮、丁醇、乙醇、乙酸和丁酸等有机溶剂，其主要产物—丁醇，是重要的精细化工原料，也是新型的可再生能源，有着十分广泛的用途。
生物丁醇具有高能量、可混合性、低挥发性、污染少等优点，可以取代乙醇作为一种可再生的燃料添加剂，使生物丁醇展示了良好的发展前景。
针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题，人们提出生产菌种的改良和发酵工艺的改进等高产策略。
关键词：丙酮丁醇发酵、菌种、生物丁醇、生产工艺一、引言当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。
70年代的石油危机起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。
按照现在的开采速度，目前世界已探明的石油贮量至多可供使用40-50年。
而在中国，如果按照目前的开采速度则已探明的石油贮量至多可用30年[1]。
为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。
目前全世界范围内的丁醇绝大部分都通过石油工业合成，伴随着石油能源的枯竭，丁醇作为良好的有机溶剂和新一代的液体能源越来越受到发达国家的重视[2]。
杜邦和BP都是研发生物丁醇的积极倡导者[3]。
丁醇在自然界中由微生物发酵产生，能够融入自然界的整体代谢循环。
丁醇既是重要的化工原料又是良好的有机溶剂，同时也是有效的汽油增烷剂和增氧剂，丁醇作为燃料具有其它燃料无可比拟的优点。
首先，丁醇燃油的一个很明显的优势就是：丁醇的能量密度要比乙醇高30％，生物丁醇较低的饱和蒸汽压，并允许汽油混合物含水，这有助于它在现有汽油供应和分配渠道中利用。
甚至无需对车辆进行改造，就可以使用几乎100％浓度的丁醇。
它有可能以更大的比例调入汽油而无需改造汽车，它比汽油/乙醇调和物具有更好的燃料经济。
丁醇与其他生物燃料相比，腐蚀性较小，混合燃料中可混入20％的丁醇。
丁醇用途燃料
丁醇用途燃料丁醇是一种有机化合物，化学式为C4H10O，属于醇类化合物。
丁醇是一种无色液体，在常温下具有特殊的气味。
它可以通过丙烯氧化或异丁烯水合制备得到。
丁醇作为一种有机化合物，具有广泛的用途，其中最重要的用途之一是作为燃料。
以下是关于丁醇作为燃料的详细介绍。
1. 添加剂: 丁醇可以添加到汽油中，用作汽油的添加剂。
添加丁醇可以提高汽油的辛烷值，降低尾气排放中的有害物质含量，改善汽车的燃烧效率和性能。
此外，丁醇还可以增加汽油的抗爆性能，提高发动机的耐爆性，防止汽车发生爆炸事故。
2. 生物燃料: 丁醇可以作为生物燃料的原料之一。
生物燃料是一种可再生能源，通过利用植物或动物的生物质资源制造而成。
丁醇可以通过微生物发酵或化学合成的方法来制备，因此可以作为一种环境友好的燃料替代化学合成的有害燃料。
丁醇燃烧时产生的二氧化碳相对较少，并且可以循环再生，不会对环境产生太大的污染。
3. 甘油合成: 丁醇可以用作合成甘油的原料之一。
甘油是一种重要的化工原料，广泛应用于食品加工、制药、化妆品、皮革、塑料等行业。
丁醇可以通过酶催化或氢解反应，转化为甘油。
这种方法相对于传统的合成方法来说更加环保和高效。
4. 溶剂: 丁醇可以用作溶剂，广泛应用于化学工业、涂料工业、印刷工业等方面。
丁醇是一种极性溶剂，可以溶解多种有机化合物，如脂肪酸、树脂、香料等。
在合成化学反应中，丁醇可以作为溶剂催化剂，促进反应的进行。
5. 医药领域: 丁醇可以作为药物的合成原料之一。
丁醇可以经过一系列的化学反应，合成各种药物。
例如，丁醇可以用作乙铵苯丁酸盐的合成原料，乙铵苯丁酸盐是一种常用的止痛药。
此外，丁醇还可以用于合成抗生素、抗癌药物等。
总体来说，丁醇作为一种有机化合物，具有广泛的用途，其中燃料是其中最重要的应用之一。
通过使用丁醇作为燃料，可以减少环境污染，提高能源利用效率，并且对于可持续发展具有重要意义。
同时，丁醇还可以用于合成甘油、作为溶剂和药物的合成原料等。
丁醇的化学式
丁醇的化学式
摘要：
1.丁醇的定义和分类
2.丁醇的化学式和结构
3.丁醇的性质和用途
4.丁醇的制备方法
5.丁醇的安全性和注意事项
正文：
1.丁醇的定义和分类
丁醇，又称正丁醇或1-丁醇，是一种有机化合物，属于醇类。
它是一种无色、易燃、挥发性的液体，具有醇类特有的气味。
丁醇在化工、医药、农药等领域有广泛应用。
2.丁醇的化学式和结构
丁醇的化学式为C4H10O，结构式为CH3CH2CH2CH2OH。
它由一个羟基(-OH) 和一个丁基(CH3CH2CH2CH-) 组成，羟基与丁基相连形成一个醇类化合物。
3.丁醇的性质和用途
丁醇具有醇类化合物的一般性质，如与水混溶、可发生酯化反应等。
由于其分子结构中存在羟基，丁醇具有一定的亲水性，可作为溶剂或助溶剂。
此外，丁醇还可用于制备塑料、树脂、染料、药品和农药等。
4.丁醇的制备方法
丁醇的制备方法有多种，其中较为常见的是发酵法和合成法。
发酵法是利用微生物将糖转化为丁醇，合成法则是通过化学反应将丙烯转化为丁醇。
5.丁醇的安全性和注意事项
丁醇属于低毒物质，但长期接触或高浓度吸入仍可能对人体造成一定危害。
因此，在生产、储存和使用丁醇时，应采取防护措施，如佩戴口罩、保持良好的通风等。
丁醇的化学式
丁醇的化学式
摘要：
1.丁醇的化学式简介
2.丁醇的物理性质
3.丁醇的化学性质
4.丁醇的应用领域
5.丁醇的制备方法
正文：
丁醇（Butanol，化学式C4H10O）是一种有机化合物，属于醇类物质。
在我国，丁醇广泛应用于化学、石油、医药等行业。
下面将详细介绍丁醇的物理性质、化学性质、应用领域及制备方法。
一、丁醇的物理性质
丁醇是一种无色、易燃的液体，密度为0.79g/cm，沸点为115.5℃，折射率为1.398。
它具有较强的极性，溶解性较好，能与水、醇、醚等有机溶剂混溶。
二、丁醇的化学性质
丁醇在化学性质上表现为较高的活性，能够发生氧化、酯化、醚化等反应。
同时，丁醇还具有还原性，可以被氧化剂氧化为醛或酮。
三、丁醇的应用领域
1.化学工业：丁醇是制造酯、醚等有机化合物的重要原料，也可用于生产合成橡胶、合成树脂等。
2.石油工业：丁醇可用于生产石油添加剂，提高石油产品的性能。
3.医药行业：丁醇可用于生产药物中间体，如抗菌剂、抗病毒剂等。
4.生物燃料：丁醇可作为一种生物燃料，用于替代石油燃料。
四、丁醇的制备方法
1.发酵法：利用微生物发酵糖类或淀粉等原料，生成丁醇。
这是目前较为成熟且具有广泛应用前景的方法。
2.化学合成法：通过化学反应，如氢化、醚化等手段，制备丁醇。
但此方法存在生产成本较高、环境污染等问题。
总之，丁醇作为一种重要的有机化合物，在化学、石油、医药等领域具有广泛的应用。
瑞典科学家用转基因蓝藻成功产出生物燃料丁醇
据２ ０ １ ３ 年２ 约 ８日中国科 技网援引《 科技 日 报》 美 国华
盛顿 ２月 ２ ７日电， 美国密 歇根州 立大 学研究 人员通 过转基 因工程获得 了叶子 含油脂 的植 物 。此 项技术 进展有 望促进 生物燃料 的生产 以及 改善动物 饲料 的营 养。研 究成 果刊登
曾在不 同时期 居住 在 西伯利 亚南 部 丹尼 索 瓦 的这个 洞 穴 。
序， 使某些器官 和组 织 得 以再生 。研 究成果 发表 在新 一 期 《 细胞》 杂志上 。
据报 道 ， 研 究人 员 研发 的这 种新 技 术 叫做 Ｃ Ｒ Ｉ Ｓ Ｐ Ｒ干
离鉴定了１ ２ 个与链黑菌素生物合成相关化合物的化学结
构， 提 出了链黑 菌素生物 合成途径 的模 型 ； 揭示 了多个 新颖
藻类能够通过基因工程不断地生产丰富 的油脂 ， 那么 它们 将 替代传统 的农业 作物。
美科学家找到精确关 闭基 因方法
据２ ０ １ ３年 ３月 １ ０日《 参 考消息 》 援 引美 国每 日科学 网
站３ 月 ７日 报道 ， 加利 福尼亚大学圣弗朗西斯科分校科 学家
找到了关 闭基 因的精确 方法 。 有助于重新设定细胞 的生长程
上海科 学家利用基因技术实现 链黑菌素类抗生素高效合成
在新 出版 的《 植物细胞》 杂 志上 。 在传统的生物燃料研究 中， 关 注的重点 是如何 提高植物
种子 的油脂含量 ， 几乎没有人研 究利用植物 叶和茎生产生物
燃料 的问题。研 究人员选取 了单细胞绿藻 的 ５个基 因 ， 并从 中找到一个在置人拟南芥 植物后 成功地 提高 叶子组织 中油 脂量 的基 因。随后 ， 将转 基 因拟南芥 喂给 毛虫幼 虫食用 ， 发
发酵法制备生物丁醇的研究进展
发酵法制备生物丁醇的研究进展唐家发;陈俊杰;庄文豪;王丽倩;李淑君;王慧【摘要】工业上生产丁醇的制备方法可以分为三种：生物发酵法、羰基合成法、醇醛缩合法，其中后两种都属于化学合成法。
利用不可再生的石油资源，存在很大的局限性，而通过生物发酵法生产丁醇的原材料十分广泛。
本文综述了发酵法产生物丁醇在国内外的历史发展过程、产生丁醇的菌种及其机制、发酵法和生物丁醇的优点，并对发酵法和丁醇生产中存在的问题及其解决方法进行了探讨，最后对其发展前景进行了展望。
%The preparation method of the industrial production of butanol can be divided into biological fermentation, carbonyl synthesis and aldol condensation method.The carbonyl synthesis and aldol condensation method belong to chemical synthesis e of non-renewable resources of oil is a big limitation, and raw materials of biological fermentation production of butanol are very extensive.The development process of butanol production by fermentation at home and abroad, butanol production and its mechanism of strain, fermentation and biobutanol, the advantages of and problems existing in the fermentation and butanol production and their solutions were discussed, its development foreground was prospected finally.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P15-17)【关键词】生物丁醇;发酵法;机制;优点【作者】唐家发;陈俊杰;庄文豪;王丽倩;李淑君;王慧【作者单位】东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】TQ214目前，中国是一个能源生产和消费大国，仅次于美国，位居世界第二。
微生物产丁醇代谢
微生物的产丁醇代谢摘要：丁醇作为一种传统工业原料，自二战前就开始被广泛应用，是印染、医药、香料等的重要原料。
传统上用石油产品作为生产原料，如今，丁醇被赋予了新的用途，即汽车等燃料的替代品。
为了节约成本，加强环保，各个实验室开展了生物法制丁醇的研究。
本文介绍了微生物产丁醇的一些菌种，以及产丁醇代谢的过程，最后介绍了现在的应用状况以及前景。
关键词：丁醇厌氧发酵汽油梭菌简介丙酮丁醇是一种重要的有机溶剂和化工原料，广逆用于喷漆、炸药、塑料、制药、植物油提取及有机玻璃、合成橡胶等工业[2,3,4,11~17]。
目前生产方法有化学合成和发酵法两种[13]：发酵法产丁醇曾经是世界上仅次于酒精发酵的第二大发酵产业[2,9]，而现在常用的是石油产品进行化学合成。
石油资源紧缺而导致的石油价格持续上涨已成为不可逆转的趋势[12]，而丁醇作为一种替代的清洁性能源，其生物学制法越来越受到关注。
国内生产生物丁醇(ABE发酵)主要是以玉米为原料，利用丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)发酵[7]，而国外一般使用拜氏梭菌，用蜜糖为发酵原料[8]。
梭菌属严格厌氧，能形成芽孢、厌氧生长的革兰氏阳性杆菌。
因芽孢常比菌体大，致使菌体呈梭状而得名，又称厌氧芽孢杆菌属。
现在已知的梭菌都是产生正丁醇的，近期，美国杜邦公司和加州大学发现一种使用藻类产生异丁醇的工艺，现在处于保密阶段。
本文中如无特指，丁醇均是指正丁醇。
1. 发酵原理丙酮丁醇发酵包括2个不同的时期：产酸期和产溶剂期。
产酸阶段，细胞处于指数生长期，主要产生乙酸、丁酸、H2和CO2，有机酸的产生引起了发酵液pH 的下降；随着有机酸积累到一定阶段（pH 达到4 .3~4.5），发酵进入产溶剂期，此时细胞处于稳定期，产生的乙酸和丁酸在这一阶段转变为ABE，随着发酵的进行，丙酮丁醇梭菌开始衰老，活力下降，加上底物的消耗，溶剂的毒害作用，使菌体开始自溶或生成孢子，发酵逐渐由微弱最终达到静止结束[11]。
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Artificial transcription Factor Libraries
Eliciting a Butanol-Tolerant Phenotype
Summary & Future work
丁醇生物合成途径已 成功在多类细胞中重 建 基因的优化合 提高丁醇产量 提高丁醇耐受性的 研究
pathway in Lactobacillus brevis
Berezina O V, Zakharova N V, Brand A t, et al. Reconstructing the clostridial n-butanol metabolic pathway in Lactobacillus brevis. Appllied Microbiol Biotechnol, 2010, 87:635– 646
Escherichia coli Saccharomyces cerevisiae 寻找潜在宿主， Lactobacillus brevis Pseudomonas putida 构建工程 Clostridium Bacillus subtilis cyanobacteria
Using native enzymes/Heterologous expression of expression of the corresponding genes Deleting corresponding genes
背景
国内生产生物丁醇主要是以玉米为原料，利用丙酮丁醇梭 菌(Clostridium acetobutylicum)发酵，其主要产物是丁醇、 丙酮和乙醇，含量比例约为 6：3：1，简称ABE发酵 。
传统ABE发酵丁醇生产的缺点
• • • •
成本过高，价格上对石油燃料没有竞争性 发酵菌株产总溶剂较低 发酵产物中丁醇比不高 丁醇耐受性差
DNA 结合结构域多为 C2H2 型锌指结构
Developed novel artificial transcription factors (ATFs) composed of zinc finger (ZF) DNA-binding proteins, with distinct specificities, fused to an E. coli cyclic AMP receptor protein (CRP)
Thanks for your attention
CCR
Corresponding genes knockout
磷酸乙酰转移酶 ( PTA, pta)
Results
580mg/L
应用合成生物学异源重构丁醇合成途径
在酿酒酵母中重构 在大肠杆菌中重构 在乳酸菌中重构
Reconstructing n-butanol metabolic
AdhE2
AdhE2
Steen E J, Chan R, Prasad N, et al. Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the production of n-butanol. Microbial Cell Factoris, 2008, 7:36-43.
1、Plasmids contain the 2μ origin of replication, LEU2D or HIS3 genes for selection, the GAL1 or GAL10 promoters, and the CYC1, ADH1,or PGK1 transcription terminators. 2、The first three genes of the 1-butanol pathway were placed on the pESC-LEU2D plasmid and the last two or four (in the case of the etfAB, bcd bearing strain) genes were placed on the pESC-HIS3 plasmid.
Lee J Y, Yang K S, Jang S A, et al. Engineering Butanol-Tolerance in Escherichia coli With Artificial Transcription Factor Libraries. Biotechenology and Bioengeering, 2011, 108 (4): 742 -
提高丁醇生产效率的有效技术手段
分离筛选性能优良的新菌种 过量表达菌株代谢网络的相关蛋白 敲除合成代谢副产物基因或转录阻遏蛋白的基因 利用合成生物学的方法重建丁醇生物合成途径
应用合成生物学异源重构丁醇合成途径
在酿酒酵母中重构 在大肠杆菌中重构 在乳酸菌中重构
Thl
Hbd
Crt
result
ERG10，hbd etfAB,bcd phaA,phaB
应用合成生物学异源重构丁醇合成途径
在酿酒酵母中重构 在大肠杆菌中重构 在乳酸菌中重构
Reconstructing 1-butanol metabolic pathway in Escherichia coli
Atsumi S, Cann A F, ConnorM R, et al.Metabolic engineering of Escherichia coli for 1-butanol production. Metabolic Engeering, 2008, 10:305–311.
Anzyme genes selection
C. acetobutylicum thiolase, coded by thl,
acetyl-CoA acetyltranserase from E. coli, coded by atoB
Anzyme genes selection
bcd and etfAB, from M. elsdenii ccr, from S. coelicolor bcd and etfAB, from C. acetobutylicum
异源重构丁醇生物合成途径提高其产量
报告人：silla
提纲：
1
背景
2 三种丁醇生物合成途径的异源重构 3 合成生物学的应用研究 丁醇耐受性研究 总结与展望
4
背景
• 随着石化资源的枯竭，石油价格的不断攀升，微生物发酵 生产丁醇受到了人们的普遍关注。
• 丁醇的分子式：
丁醇主要应用：溶剂、抗氧剂、增塑剂、合成药物、精细 化工等
Thl
Hbd
Adh
丁醇耐受性研究
Engineering Butanol-Tolerance in Escherichia coli
Engineering Butanol-Tolerance in Escherichia coli
Global transcription machinery engineering (gTME) is a novel method of directed evolution for improving cellular phenotype. 全局转录机制工程 (gTME） 技术正是通过基因工程方法 改造全局转录调控因子使整 个转录调控过程发生变化从 而改变或提高目标基因的转 录及表达。
Bcd＆EtfAB
Enzymes in black are from other organisms: AtoB, Escherichia coli; Erg10, S. cerevisiae; PhaA, Ralstonia eutropha; PhaB, Ralstonia eutropha; Ccr,Streptomycescollinus. The red ones are from Clostridium beijerinckii.
Artificial transcription factors(ATFs)
通常由 DNA 结合结构域与效应结构 域两部分组成, 研究发现这两个结构 域可以各自独立发生作用。基于转 录因子的这种结构特点, 可以人为地 选择针对特定序列的 DNA 结合结构 域与具有特定作用的效应结构域构 建人工转录因子。人工转录因子的
寻找优势酶， 酶基因序列人 工优化 细微调节 参考其他耐受性研 究成果进行更具体， 深层研究 用合成生物学的 方法构建利用廉 价/宽泛原料工 程菌菌
已发现与丁醇耐 受相关的基因
开发利用廉价 Feedstocks的工程 菌
Green E M. Fermentative production of butanol—the industrial perspective.Current Opinion in Biotechnology, 2011, 22:337-343. Lee J Y, Yang K S, Jang S A, et al. Engineering Butanol-Tolerance in Escherichia coli With Artificial Transcription Factor Libraries. Biotechenology and Bioengeering, 2011, 108 (4): 742-749. Berezina O V, Zakharova N V, Brand A t, et al. Reconstructing the clostridial nbutanol metabolic pathway in Lactobacillus brevis. Appllied Microbiol Biotechnol, 2010, 87:635–646. Atsumi S, Cann A F, ConnorM R, et al.Metabolic engineering of Escherichia coli for 1-butanol production. Metabolic Engeering, 2008, 10:305–311. Steen E J, Chan R, Prasad N, et al. Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the production of n-butanol. Microbial Cell Factoris, 2008, 7:36-43.