地区：上海市 宝山区
关键词：广西大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000005461
成果描述：
| 该项目的来源是广西自然科学基金面上项目资金的资助。该课题的背景是充分发挥广西生物质资源得天独厚的优势，通过大力加强生物质产业关键技术的研发，推动广西生物质产业的技术进步与产业升级，降低生产成本，把产业做大做强，并打造新兴产业，从而促进广西的国民经济和社会的可持续发展。以甘蔗，木薯和玉米等农产品发酵生产的生物乙醇为原料，用仿生催化剂催化空气氧化乙醇转化成一系列产品(如乙醛、醋酸以及乙酸乙酯等)的应用基础研究正是符合当时广西区保护环境，促进生产的一个新举措。研究的目的和意义是发展这些农产品的深加工技术，是有利于该区建立和发展农产品加工企业，有利于该区广大农民的脱贫致富。由于当时世界盛行而且是国外发明的“甲醇低压羰基合成醋酸工艺技术”都有相应的知识产权和专利的保护，特别是催化剂的知识产权保护，具有相当的垄断地位。使得中国原先多数工业生产乙醛和醋酸采用的技术工艺方法-乙烯/乙醛氧化法、乙醇/乙醛氧化法(包括乙烯或乙炔加水成乙醇，乙醇氧化脱氢为乙醛和乙醛氧化法)和丁烷(轻油)液相氧化法等等处于逐渐被淘汰的境地；加上这些方法的原材料主要依赖于石油，由于石油的价格日益上涨和紧张，使它们更是雪上加霜。因此，寻求绿色环保型生物酶或仿生酶催化技术将生物乙醇转化为乙醛或乙酸，是当时世界生产乙醛或乙酸的趋势和要求，也是化工企业所期盼的环保生产工艺。其主要论点与论据：利用壳聚糖的氨基和蛋白质的氨基等作为金属卟啉的配位固载体，可以制备固载金属卟啉仿生催化剂，并用于催化空气中的分子氧氧化乙醇转化为乙醛或乙酸的研究。其新颖性是充分利用广西区沿海地区丰富的虾蟹壳和蛋白质资源作为载体，固载金属卟啉充当仿生催化材料，催化生物质乙醇转化成相应的醛或酸产品。在国外SCI源刊物发表3篇论文，国内核心刊物发表3篇论文，培养2名硕士毕业研究生。研究发现：以壳聚糖作为载体物理吸附和配位吸附固载单或双金属卟啉作为仿生催化剂，虽然可以将一些沸点比较高的醇，如苯甲醇，环己醇催化氧气氧化成相应的苯甲醛和环己酮。但是，对低沸点的乙醇则不起催化氧化作用。研究了另一种载体-勃姆石(AlOOH)，带有一个羟基的无机载体，吸附和配位固载单或双金属卟啉作为仿生催化剂，催化氧气氧化乙醇，没有相应的产物-乙醛和乙酸生成。考虑用来源容易的蛋白质源-鸡蛋中的蛋白和蛋黄，作为金属卟啉的载体，经研究发现：蛋白和蛋黄自身由于含有一些过渡金属离子，如铁离子和铜离子等，通过烘干做成固体金属蛋白后，能够催化氧气氧化乙醇生成对应的乙醛和乙酸：用鸡蛋白(HEW)作催化剂，鸡蛋蛋白中的转铁蛋白在催化乙醇氧化过程中起着催化作用，在最佳反应条件下，主要产物(乙醛+乙酸)摩尔收率10.74%；用鸡蛋黄作为催化剂，鸡蛋黄中卵黄高磷蛋白与微量金属元素的螯合作用是催化氧气氧化乙醇的活性中心，在最佳反应条件下，主要产物(乙醛+乙酸)摩尔收率为11.94%。遗憾的是由于载体蛋白质受生成乙酸的分解作用，不能够回收重复使用于催化。鸡蛋白固载的金属卟啉(Co TPP/HEW)催化氧化乙醇的主要产物(乙醛+乙酸)摩尔收率为20.3%。鸡蛋白固载的其它金属卟啉催化氧化乙醇的主要产物(乙醛+乙酸)摩尔收率都大于13%。遗憾的是由于载体蛋白质受生成乙酸的分解作用，不能够回收重复使用于催化。 |
