细胞工程在煤炭生物转化中的应用基础研究

煤炭的基础能源和化工原料地位在我国将长期不变，但传统的煤化工转化工艺代价高，对环境的污染大。煤的生物转化技术（称生物降解或生物溶解）是煤在微生物参与作用下发生的煤大分子的解聚作用，是利用专门筛选、培育、改造的微生物，在一定的工艺条件下，将煤转化为其它易溶于水或溶剂的液体、烃类气体和固体产物，转化产物可作为化工原料或直接利用的煤炭生物加工制品。煤生物转化因催化条件温和、低能耗、绿色环保等而备受人们青睐。本研究在上一个国家基金资助基础上，把实验室筛选的两类优势溶煤菌种，利用细胞工程中的原生质体融合技术，进行菌种的跨界融合，从而获得综合两种不同种属菌优势的高效转化的超级工程菌，进而对其溶煤机理、溶煤的种类、溶煤工艺、溶煤产物性质及其应用等进行更进一步研究，以期获得高效溶煤或转化的菌种和煤转化工艺等，实现煤炭生物转化技术和应用上的突破，这也是结合现代生物技术的符合可持续发展的环境友好型的新领域。

煤炭生物降解转化是一种生物技术和矿物加工以及煤化工技术相结合的跨学科、跨专业的生物工程创新研究，是实现了煤炭“绿色”洁净转化，开辟煤炭工业可持续发展和洁净煤战略的必由之路，煤炭的生物降解转化具有能耗低、转化条件温和和绿色环保等优越性。项目研究基于我国是储量、生产和使用煤炭的“超级大国”的国情，煤炭的生物降解转化是符合国情的一项前瞻性的基础研究课题。.项目系统的对具有木质素降解酶系统的美国系BKM﹣F﹣1767黄孢原毛平革菌和具有芳环结构降解酶系统的球红假单胞菌进行了煤炭生物降解转化的试验研究，进而利用了生物细胞工程的方法对球红假单胞菌和黄孢原毛平革菌进行细胞融合和基因重组的构建，获得了煤炭生物降解转化的高效工程菌。另外，同步对球红假单胞菌和黄孢原毛平革菌及其原生质体进行紫外和微波的物理诱变育种，用经典的诱变育种方法对其进行菌种改造，选育了优良的煤炭生物降解转化新菌种。.同时，项目系统的对降解产物的特性进行了研究，采用FTIR、MS、XRD和TG-DTA等多种现代分析测试技术，对原煤、硝酸处理煤、煤炭降解后残渣及煤炭降解产物进行了分析和研究。结果表明：褐煤的分子结构在降解前后发生了较大程度的变化，结构发生了降解，热性质发生了变化；降解产物是加酸沉淀物，固态时是一种似煤的黑亮色物质，加碱易溶解，不溶于乙醇。.项目还对煤炭生物降解转化的机理进行了研究，试验表明：黄孢原毛平革菌对煤炭生物降解转化是木质素降解酶作用的结果；球红假单胞菌对煤炭的生物降解转化机理是酶DszA, B, C和还原酶对煤炭芳环结构攻击作用的结果；而球红假单胞菌、黄孢原毛平革菌的跨界融合子对煤炭生物降解转化机理是跨界融合子能同时分泌两种生物酶系统，具有两套煤炭生物降解转化方式。.通过项目负责人和成员的共同努力，项目圆满的完成了项目批准书的既定研究目标，通过项目研究，为我国煤炭生物降解转化的工业化奠定了研究基础。