清华大学化学工程系博士生导师简介：杜伟

2015-01-14 16:49:00来源：网络

清华大学化学工程系博士生导师简介：杜伟

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　　杜伟

　　副教授

　　研究方向：非水相酶催化理论与技术; 酶化工; 生物合成与转化

　　办公电话： 86-10-62772130

　　办公地址：北京清华大学英士楼3层化学工程系应用化学研究所

　　电子邮件： duwei@tsinghua.edu.cn

　　基本情况

　　杜伟，女，1997年、2002年分别于华南理工大学生物工程专业获学士、博士学位。2002年8月进入清华大学化学工程系进行博士后研究工作，2004年7月博士后出站后留在清华大学化学工程系从事教学和科研工作，同年10月被授予“清华大学优秀博士后”荣誉称号，2006年12月晋升为副教授。2009年8月至2010年8月受国家留学基金委资助在MIT化学系A.M.Klibanov教授课题组进行学术访问。

　　主要从事非水相酶催化理论与技术、酶化工、生物合成与转化相关领域的研究，先后主持和参加了“国家自然科学基金”、“863计划”、“科技部国际合作重点计划”、“教育部重大专项实施基金”、“北京市专利实施基金”及“清华大学基础研究基金”等项目。为“Process Biochemistry, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, Green Chemistry, Fuel, Biotechnology Letters, Biochemical Engineering Journal, 现代化工，过程工程学报, 高校化学工程学报”等刊物的审稿人。

　　发表SCI论文30余篇，总的引用次数达到500多次，其中单篇引用最高达120余次。

　　获奖与教学

　　ü “《生物法耦合生产生物柴油和1,3-丙二醇的应用基础研究》获2006年中国石油和化学工业协会科技进步一等奖(本人排名第二)。

　　ü “生物柴油和1,3-丙二醇耦合生产关键技术及产业化示范”获选2007第三届中国技术市场协会金桥奖。

　　ü 同刘德华教授合作讲授《工业微生物及其应用》。

　　相关背景及研究方向

　　化石能源如石油和天然气是当今世界的主要能源。然而，化石能源储量十分有限。根据国外能源机构预测，全世界石油可采资源的总量大约为4100亿吨，现已累计探明石油可采储量2400多亿吨，剩余石油可采储量为1400多亿吨。中国已探明石油可采储量约65.1亿吨，人均占有石油可采储量仅为世界平均水平的六分之一。随着未来经济的快速发展和能源结构的调整，中国对石油的需求还会增大。另外，化石能源燃烧后产生的二氧化碳、氧化氮、氧化硫以及排放的黑烟等导致了严重的环境污染问题，如温室效应、全球气温变暖等。严重的能源危机和环境问题促使人们进行包括生物柴油在内的石油替代能源的研究和开发。生物柴油是指由可再生油脂同一些短链醇(甲醇、乙醇等)发生酯交换反应后生成的长链脂肪酸酯类物质。生物柴油具有可再生性和环境友好性等优点，是石化柴油的优良替代燃料。目前，生物柴油已在美国、欧盟等多个国家和地区推行使用。生物柴油的制备主要分为化学法和生物酶法工艺。生物酶法具有反应条件温和、无副反应发生、整个过程清洁环保等优点，近年来已备受世人关注。

　　本课题组围绕酶法制备生物柴油的主要技术瓶颈，进行了高效酶催化剂开发、过程传质强化以及生物反应器优化等工作，并在关键技术上取得了突破，相关集成技术已成功用于万吨级生物柴油的产业化生产。另外，课题组还开展了利用微生物油脂进行第二代生物柴油制备的研究工作：利用代谢工程和基因工程手段改造产油酵母，以木质纤维水解物为原料，提高酵母油脂产率和品质。

　　主要研究课题如下：

　　1、非均相非水相体系中的酶催化活性和稳定性变化及影响机理研究

　　酶法制备生物柴油属于典型的非均相非水相酶催化体系，传统的非水相酶催化理论与技术对该体系的适用性有待深入考察。在对酶法制备生物柴油这一非均相反应体系特征进行深入研究的基础上，发现以“环境疏水性”((LogP环境=X反应物LogP反应物+ x反应介质LogP反应介质 )作为考察因子更能有效表征非均相非水相酶催化活性和稳定性变化及其影响规律(Du W et al, Green Chemistry，IF 5.8)。进一步对该规律的适用性进行研究并揭示相关影响机理将极大的丰富非水相酶学理论并拓展其在相关领域中的应用。

　　2、酶法制备生物柴油先进技术开发及应用

　　将非水相酶催化有关理论与技术用于酶法制备生物柴油体系，发明了以疏水性适中的有机溶剂作为反应介质的酶法制备生物柴油新工艺，从根本上解除了传统酶法工艺瓶颈，酶的使用寿命较常规酶法工艺延长了30倍以上(关键技术已获得中国发明专利、美国及欧洲多个国家发明专利授权);进而研究了不同脂肪酶的底物特异性，并由此提出将不同催化性能的脂肪酶组合使用用于生物柴油的制备工艺，完善了酶法新工艺对不同碳链长度、不同饱和度的油脂原料的适用性。在此基础上，拟进一步实现生物柴油制备过程中的在线脱水，以实现酶法新工艺对包括高酸价废弃油脂在内的低品质油脂的有效转化。相关研究成果受到了国内外同行的高度关注，其中文章“Du W et al. Comparative study on lipase-catalyzed transformation of soybean oil for biodiesel production with different acyl acceptors. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2004”，单篇引用次数达到 120多次;并于2007年受到Applied Microbiology & Biotechnology(IF 2.8)主编的邀请，在AMB上发表了题为“Du W et al, Perspectives for biotechnological production of biodiesel and impacts, 2008”的综述文章。

　　3、酶法制备生物柴油过程中的酰基转移等酶学基础问题研究

　　对酶法制备生物柴油这一典型非均相非水相酶催化体系过程中的酶反应动力学、油脂微量成分影响规律及相关影响机理等基础酶学问题进行系统研究，并揭示影响机理，对丰富非水相酶学理论以及拓展非水相酶催化理论与技术在生物能源制备领域中的应用都具有重要意义。相关研究成果已发表SCI论文15篇，其中有6篇文章在ScienceDirect2007年第二季度最受欢迎的TOP25中入选，其中文章“Lipase-catalyzed transesterification of rapeseed oils for biodiesel production with a novel organic solvent as the reaction medium，Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2006.”高居榜首(单篇引用次数53次)。进而对油脂酰基化过程中的酰基转移基础问题进行了研究(国家自然科学基金资助项目，相关文章分别发表在Bioresource Technology”(IF 4.2)和Catalysis Communications (IF 3.0)上。

　　4、先进生物催化剂开发与制备及过程传质强化研究

　　为降低酶法制备生物柴油的生物催化剂成本，进一步开展了全细胞催化剂在生物柴油制备中的应用基础研究。目前已在细胞固定化策略和固定化载体优化上取得重大研究进展，开发出的全细胞催化剂在转化含酸废弃油脂制备生物柴油领域显示出很好的工业化应用前景(相关研究成果获得2009度国际“环境与能源Eni 奖”提名);同时，对全细胞催化剂转化可再生油脂制备生物柴油过程中的一系列基础问题进行了系统研究(发表SCI研究论文10余篇),并在“Biofuel Bioprod. Bior.”上发表了全细胞催化剂在生物柴油领域应用的有关综述文章(IF 4.8)。拟进一步对全细胞催化剂进行修饰和改造，并对全细胞催化剂反应过程中的传质行为进行系统研究，以促进全细胞催化剂在生物柴油制备领域中的应用。

　　在研项目

　　√ 国家自然科学基金“非水相Rhizopus oryzae IFO4697细胞催化油脂甲醇解反应过程中酰基转移及影响机理研究”;

　　√ 863课题“酶法新工艺制备生物柴油研究”;

　　√ 教育部重大专项“酶法制备生物柴油产业化前期关键技术研究”;

　　√ 科技部国际合作重点项目“生物柴油制备过程中脂肪酶稳定性研究”;

　　√ 清华大学青年基金“全细胞催化剂在生物柴油制备中的应用基础研究”;

　　√ 同NOVOZYMES、中海油及国内多家企业合作的横向合作项目。

　　主要发表论文

　　Zhangqun Duan, Wei Du, Dehua Liu. The solvent influence on the positional selectivity of Novozym 435 during 1,3-diolein synthesis by esterification. BIORESOURCE TECHNOLOG, DOI:10.1016/j.biortech.2009.11.087

　　Du Wei, Li Wei, Sun Ting, Chen Xin, Liu Dehua. Perspectives for biotechnological production of biodiesel and impacts. APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY. 2008, 79(3):331-337.

　　Li Qiang, Du Wei, Liu Dehua. Perspectives of microbial oils for biodiesel production. APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY. 2008, 80(5):749-756.

　　Li, Wei, Du Wei, Liu Dehua, Yao Yuan. Study on factors influencing stability of whole cell during biodiesel production in solvent-free and tert-butanol system. BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL. 2008, 41(2):111-115

　　Du W, Liu DH, Li LL, Dai LM. Mechanism exploration during lipase-mediated methanolysis of renewable oils for biodiesel production in a tert-butanol system. BIOTECHNOLOGY PROGRESS, 2007, 23(5): 1087-1090.

　　Du W, Wang L, Liu DH. Improved methanol tolerance during Novozym 435-mediated methanolysis of SODD for biodiesel production. GREEN CHEMISTRY, 2007, 9(2): 173-176.

　　Li W, Du W, Liu DH. Optimization of whole cell-catalyzed methanolysis of soybean oil for biodiesel production using response surface methodology. JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS B-ENZYMATIC, 2007, 45(3-4): 122-127.

　　Li LL, Du W, Liu DH, Wang L, Li ZB. Lipase-catalyzed transesterification of rapeseed oils for biodiesel production with a novel organic solvent as the reaction medium. JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS B-ENZYMATIC, 2006, 43 (1-4): 58-62.

　　Du W, Xu YY, Liu DH, Li ZB. Study on acyl migration in immobilized lipozyme TL-catalyzed transesterification of soybean oil for biodiesel production. JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS B-ENZYMATIC, 2005, 37 (1-6): 68-71.

　　Du W, Xu YY, Liu DH, Zeng J. Comparative study on lipase-catalyzed transformation of soybean oil for biodiesel production with different acyl acceptors. JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS B-ENZYMATIC, 2004, 30 (3-4): 125-129.

　　国际专利：

　　1、一种无需外源气的气升式环流反应器，刘德华，杜伟，李俐林。国际专利申请号：PCT/CN2006/001006，申请日：2006.05.17

　　2、在有机介质反应体系中脂肪酶转化油脂生产生物柴油新工艺，杜伟，徐圆圆，刘德华，陈键，曾静，李俐林。PCT/CN2004/001372, 获得美国和欧洲国家专利授权

　　3、一种制备生物柴油的方法，杜伟，徐圆圆，刘德华。PCT/CN2004/081158，获得美国授权。

　　中国授权发明专利：

　　4、一种利用油脂原料合成生物柴油的方法，刘德华，杜伟，徐圆圆，陈键，曾静。中国发明专利，专利号：ZL03150231.8.

　　5、一种制备生物柴油的方法，杜伟，徐圆圆，刘德华。专利号：ZL03119600.4.

　　6、有机介质反应体系中脂肪酶转化油脂生产生物柴油新工艺，杜伟，徐圆圆，刘德华，陈键，曾静，李俐林。专利号：ZL200410000697.9.

　　7、由植物油脱臭馏出物提取维生素E和甾醇的新工艺，刘德华，杜伟，徐圆圆，孙登文。专利号：200410008678.0

　　8、直接以短链脂肪酸酯作为溶剂抽提含油原料中油脂新工艺，刘德华，李俐林，杜伟，徐圆圆。专利号：200410038298.1

　　9、一种不同脂肪酶相结合生产生物柴油的工艺, 刘德华，杜伟，李俐林，王利，李泽波。专利号：200510011623.X

　　10、一种无需外源气的气升式环流反应器，刘德华，杜伟，李俐林。专利号：200510070863.7