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白蟻價值開發(fā):向白蟻學(xué)習(xí)造生物反應(yīng)器

江蘇大學(xué)特聘教養(yǎng)孫建中認為,以白蟻為代表的腸道消化體系是世界上最小,但又十分高效的“生物反應(yīng)器”,對木質(zhì)纖維素存在超常的轉(zhuǎn)化利用才干,整合多學(xué)科力量研究跟摸索以白蟻為代表的天然界生物高效轉(zhuǎn)化體系的仿生實際

白蟻價值開發(fā):向白蟻學(xué)習(xí)造生物反應(yīng)器

  江蘇大學(xué)特聘教養(yǎng)孫建中認為,以白蟻為代表的腸道消化體系是世界上最小,但又十分高效的“生物反應(yīng)器”,對木質(zhì)纖維素存在超常的轉(zhuǎn)化利用才干,整合多學(xué)科力量研究跟摸索以白蟻為代表的天然界生物高效轉(zhuǎn)化體系的仿生實際跟技巧途徑,有可能幫助咱們解決困擾多年的生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化中的相干基本實際跟要害中心技巧。白蟻防治方法許多種白蟻巢內(nèi)均有真菌、細菌和病毒寄生,其中許多微生物能引起白蟻疾病,最后導(dǎo)致白蟻死亡,直至全巢覆沒。另外,巢內(nèi)寄生的螨類有時也能殺滅白蟻。

  孫建中是美國路易斯安那州破大學(xué)博士,昆蟲與生物質(zhì)能源專家,是國際上將白蟻對木質(zhì)纖維素的高效降解特點引入生物質(zhì)能源研究范疇的少數(shù)前沿科學(xué)家之一。殺白蟻打孔噴藥,用瓶口螺絲刀在感染白蟻的木板上輕輕劃開一個長約0.2CM的小孔,記住不要破壞巢穴,只要可以將白蟻粉噴進巢穴就可以,用力捏白蟻粉球的后面橡膠球,使立衛(wèi)士白蟻粉均勻進入巢穴,噴3-4下即可,再用螺絲刀在距離上一個洞口5CM的地方扎同樣的小孔,吧藥物噴進去,當前面的小孔出現(xiàn)白色藥物說明兩個孔是聯(lián)通的。一直繼續(xù)沿著白蟻的路線扎孔噴藥。

  據(jù)孫建中介紹,木質(zhì)纖維素是各種動物的重要組成局部,艱深地講就是“骨架”,重要由纖維素、半纖維素跟木質(zhì)素3局部組成,每年的產(chǎn)量可達2×1012~5×1012噸,是地球上最為豐富的可再生資源。白蟻防治方法許多種白蟻巢內(nèi)均有真菌、細菌和病毒寄生,其中許多微生物能引起白蟻疾病,最后導(dǎo)致白蟻死亡,直至全巢覆沒。另外,巢內(nèi)寄生的螨類有時也能殺滅白蟻。然而,經(jīng)過億萬年的進化,大天然將動物細胞壁做成了一個“耐壓”跟“防病”的多少乎完美的結(jié)構(gòu),“木質(zhì)纖維素中的多糖局部被木質(zhì)素緊緊地包裹著,從而有效抵抗外界生物、物理跟化學(xué)的攻打,避免被敏捷分解”。

  目前,生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用有兩個重要技巧平臺:熱化學(xué)轉(zhuǎn)化平臺,生物轉(zhuǎn)化平臺。其中,熱化學(xué)轉(zhuǎn)化平臺因其高能耗、工藝與技巧不成熟,離經(jīng)濟性范圍化利用仍有不小間隔。生物轉(zhuǎn)化平臺的一個要害步驟,是利用纖維素酶將纖維素分解成可用來發(fā)酵的葡萄糖單糖,但目前國內(nèi)外大多數(shù)的生物平臺都沒離開熱化學(xué)的預(yù)處理進程,都要用酸、堿或高溫高壓等極其的物理化學(xué)方法,其結(jié)果不僅投入增加、設(shè)備請求高,對環(huán)境也不友愛,其低轉(zhuǎn)化效力跟高本錢的致命缺點難以在短期內(nèi)獲得沖破?!斑M步生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效力,降落全部工藝的生產(chǎn)本錢,這是當前生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化利用亟待解決的要害問題?!睂O建中指出。

  在地球上的各類生物體系中,只管很多微生物可能對生物原料進行緩慢的生物降解跟轉(zhuǎn)化,但能高效轉(zhuǎn)化跟利用木質(zhì)纖維素的天然生物體系卻十分少見。

  “白蟻經(jīng)過2.5億年的長期進化跟演變,其奇特的生物體系對木質(zhì)纖維素存在超常的高效轉(zhuǎn)化才干。”孫建中說,“在常溫常壓下,白蟻可能在24小時內(nèi)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)中90%以上的纖維素、20%左右的木質(zhì)素跟大局部的半纖維素。這是目前任何技巧都達不到的。”

  據(jù)介紹,白蟻散布面積廣、范圍大,每年轉(zhuǎn)化約130億噸以上的木質(zhì)纖維素,占寰球生物質(zhì)年產(chǎn)量的10%~15%。

  “白蟻對木質(zhì)纖維素驚人的高效轉(zhuǎn)化才干,在攻克生物質(zhì)利用的要害技巧跟實際方面存在極大的科學(xué)鑒戒價值?!睋?jù)孫建中說,我國領(lǐng)有十分豐富的白蟻生物質(zhì)源,近500種不同的白蟻中很多是世界上獨有、高效利用生物質(zhì)的模式轉(zhuǎn)化體系。

  當前,研究跟利用白蟻木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化的高效生物體系已成為國際新的交叉科學(xué)前沿。目前,美國的國度能源部、華盛頓州破大學(xué)以及德國、日本的相干單位,我國的江蘇大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院上海生命科學(xué)研究院等都接踵發(fā)展了一些摸索性研究。江蘇大學(xué)、中科院天津產(chǎn)業(yè)生物技巧研究所與美國華盛頓州破大學(xué)進行了白蟻對木質(zhì)纖維素“預(yù)處理機制”研究方面的配合,初步的研究結(jié)果證明,白蟻對生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化利用的“特異功能”,在于其自身進化形成了一個湊合動物細胞壁龐雜結(jié)構(gòu)的奇特體系,其腸道及共生微生物所產(chǎn)生的各種木質(zhì)纖維素酶,在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖類的進程中均分辨表演了重要角色,且彼此“跟諧作戰(zhàn)”,連續(xù)一直。

  “咱們必須完全、體系地意識這終生物轉(zhuǎn)化的進程。”孫建中強調(diào),“生物質(zhì)的范圍化開發(fā)利用,必須基于實際跟方法在高效生物轉(zhuǎn)化這一中心進程上實現(xiàn)重大沖破?!?/p>

  孫建中介紹,當前國內(nèi)外的多數(shù)研究,不是基于體系仿生的原理,僅盼望從某些消化木質(zhì)纖維素的昆蟲腸道中獲得一些催化資源或一些微生物菌系,僅靠追趕單一酶或酶系的高活性,或多少個微生物的基因改革,很難實現(xiàn)以白蟻為代表的天然生物體系中的生物質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化?!耙驗樵诤芏嗲闆r下,天然生物轉(zhuǎn)化體系的跟諧整合機制跟特定的理化微環(huán)境往往起著重要的甚至決定性的影響”。因此,模仿天然生物體系實現(xiàn)生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化,須要從體系生物學(xué)的角度,全面研究跟解析生物質(zhì)的完全降解跟轉(zhuǎn)化機制及其相干的各項理化因素。

  “這是一個以高真?zhèn)€頂層設(shè)計、多學(xué)科交叉為技巧策略的新的學(xué)科前沿,旨在為解決生物質(zhì)經(jīng)濟高效轉(zhuǎn)化開辟一個全新途徑。這是一個十分龐雜的體系工程,須要不同窗科的全面配合、彼此交叉?!睂O建中說。

  白蟻奇特的高效生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的才干及其背地的生物作用機制、理化作用原理及其物態(tài)演變的法則被揭開,人們就可能通過古代生物技巧與工程技巧相結(jié)合,對這一機制跟進程進行模仿,構(gòu)建一個仿生集成體系,實現(xiàn)生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化的進程化利用。

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