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1 概述1

1.1 生物质的概念1

1.2 生物质转化方式2

1.2.1 生物质物理转化技术2

1.2.2 生物质化学转化技术3

1.2.3 生物质生化转化技术4

1.3 生物质生化转化技术的作用与地位4

1.4 生物质生化转化平台技术总论5

1.5 生物质生化转化产业化前景6

参考文献7

2 生物质生化转化单元操作及过程工程总论9

2.1 生物质原料的特点9

2.1.1 生物质原料的复杂性9

2.1.2 生物质原料复杂性对工艺的要求10

2.2 生物质生化转化的单元操作11

2.2.1 生物质生化转化前处理单元操作11

2.2.2 生物质生化转化糖化单元操作12

2.2.3 生物质生化转化发酵单元操作12

2.2.4 生物质生化转化后处理单元操作13

2.3 生物质生化转化过程工程与集成13

参考文献14

3 生物质生化转化前处理平台15

3.1 生物质生化转化的抗降解屏障15

3.1.1 生物质生化转化抗降解屏障在生产生活中的应用15

3.1.2 生物质生化转化的抗降解屏障提出17

3.1.3 生物质生化转化的抗降解屏障定义17

3.1.4 生物质生化转化的抗降解屏障解析18

3.1.5 生物质生化转化抗降解屏障的研究进展25

3.2 生物质生化转化的前处理平台概述26

3.2.1 生物质的自然生化转化过程26

3.2.2 生物质的人工降解发展历程28

3.3 生物质生化转化的前处理技术机制及应用30

3.3.1 生物质生化转化前化学处理机制31

3.3.2 生物质生化转化前物理处理机制37

3.3.3 生物质生化转化前生物处理机制41

3.4 生物质生化转化的前处理分级技术41

3.4.1 生物质生化转化前汽爆处理技术41

3.4.2 生物质生化转化前组织分级分离技术42

3.4.3 生物质生化转化前细胞分级分离技术43

3.4.4 生物质生化转化前组分分级分离技术44

3.5 生物质生化转化前处理分级技术的特点47

3.6 生物质生化转化的前处理分级技术评价47

3.6.1 生物质生化转化的前处理分级技术评价指标47

3.6.2 生物质生化转化的前处理分级技术比较48

参考文献49

4 生物质生化转化酶平台56

4.1 生物质降解过程中酶的概述56

4.1.1 纤维素酶56

4.1.2 半纤维素酶57

4.1.3 木质素降解酶系62

4.1.4 纤维素酶解协同因子64

4.2 生物质转化酶平台的搭建65

4.2.1 酶的生产制备65

4.2.2 酶的化学修饰71

4.2.3 生物酶工程73

4.3 生物质转化酶平台的使用79

4.3.1 酶协同作用79

4.3.2 多组分酶系统79

4.3.3 纤维小体80

4.3.4 CBH-EG-BG系统的优化81

4.3.5 多酶复合物的设计使用81

4.3.6 酶反应器82

参考文献84

5 生物质生化转化细胞炼制平台89

5.1 生物炼制89

5.2 细胞炼制90

5.2.1 细胞炼制的宏基因组学91

5.2.2 细胞炼制的代谢工程94

5.2.3 细胞炼制的系统生物学技术97

5.2.4 细胞炼制与合成生物学100

5.3 细胞功能全能性——人工细胞103

5.3.1 多酶反应体系104

5.3.2 载体固定化105

5.4 细胞间协同作用107

5.4.1 混菌发酵的特点108

5.4.2 混合发酵的注意事项110

5.5 细胞炼制工厂构建110

5.5.1 微生物细胞特性的改造112

5.5.2 细胞炼制工厂的设计113

5.5.3 细胞炼制工厂的构建114

5.5.4 细胞炼制工厂的优化115

参考文献116

6 生物质生化转化糖平台120

6.1 葡萄糖的全能性120

6.1.1 葡萄糖的分解代谢120

6.1.2 初级代谢产物和次级代谢产物123

6.2 木糖的全能性125

6.3 葡萄糖制备途径127

6.3.1 木质纤维素的预处理128

6.3.2 天然纤维素的水解129

6.4 木糖制备途径131

6.4.1 木糖制备工业概况131

6.4.2 工业上木糖产品制备工艺132

6.5 抑制物作用机制及其破解途径134

6.5.1 抑制物及其作用机制134

6.5.2 破解途径136

参考文献137

7 生物质生化转化发酵平台140

7.1 同步糖化发酵141

7.1.1 同步糖化发酵（SSF）工艺特点141

7.1.2 同步糖化发酵的抑制性因素144

7.2 组合生物转化工艺145

7.2.1 组合生物转化工艺（SSCF工艺）的优势和突破点145

7.2.2 木质纤维素组合生物转化145

7.3 统合生物工艺148

7.4 共培养发酵150

7.5 固态发酵优势与前景151

7.5.1 传统固态发酵技术的难点152

7.5.2 新型固态发酵清洁技术155

7.5.3 纤维素乙醇发酵示范工程157

7.5.4 固态发酵的应用与发展前景159

参考文献160

8 生物质生化转化后处理平台163

8.1 生物质生化转化后处理原则163

8.2 生物质生化转化后处理的操作单元164

8.2.1 发酵液的预处理和固液分离164

8.2.2 生物技术产品分离和纯化技术165

8.2.3 单一后处理方式的局限性与优势167

8.3 生物质生化转化后处理的耦合集成167

8.3.1 生物反应-分离耦合168

8.3.2 分离过程与分离过程的耦合172

8.4 生物质生化转化产品2，3-丁二醇的发酵后处理技术举例175

参考文献177

9 生物质生化转化多联产模式179

9.1 原料特性与多联产模式的必要性179

9.1.1 生物质原料的特性179

9.1.2 生物质资源开发存在的问题179

9.1.3 生物质生化转化多联产的必要性180

9.2 多联产关键黏结技术的突破180

9.2.1 无污染汽爆及其组分分离技术平台180

9.2.2 节水节能固态纯种发酵技术平台181

9.2.3 秸秆固相酶解-液体发酵乙醇耦合技术平台181

9.2.4 汽爆秸秆膜循环酶解耦合发酵工业糖平台181

9.3 清洁生产与多联产182

9.3.1 清洁生产概念与内涵182

9.3.2 清洁生产与生物质资源多联产183

9.4 生态工业与多联产184

9.4.1 生化工程与工业生态学184

9.4.2 工业生态学理论185

9.4.3 工业生态学研究方法190

9.4.4 生态工业与过程集成193

9.4.5 生态工业与多联产技术范例196

9.5 循环经济与多联产200

9.5.1 循环经济的概念及技术特征201

9.5.2 循环经济与生物质资源多联产204

9.6 低碳经济与生物基产品204

9.6.1 低碳经济204

9.6.2 低碳经济与生物炼制205

9.6.3 低碳经济与生物基产品多联产205

参考文献209

10 生物质生化转化制备新型平台化合物211

10.1 C1平台化合物211

10.1.1 生物质合成气211

10.1.2 甲烷212

10.2 C2平台化合物214

10.2.1 乙醇214

10.2.2 乙烯214

10.2.3 乙酸215

10.3 C3平台化合物216

10.3.1 甘油216

10.3.2 乳酸217

10.3.3 1，3-丙二醇220

10.4 C4平台化合物221

10.4.1 丁醇221

10.4.2 2，3-丁二醇222

10.4.3 琥珀酸222

10.5 C5平台化合物225

10.5.1 乙酰丙酸225

10.5.2 糠醛226

10.6 C6平台化合物228

10.6.1 柠檬酸228

10.6.2 赖氨酸228

10.6.3 葡萄糖酸230

10.7 C10平台化合物230

参考文献231