俗话说，给我一张合适的膜，我就可以分离开这世上任何两种分子。俗话又说，千里马常有，合适的膜不常有。因此有些分子的分离是很难的，尤其是一些分子量接近的水溶性小分子。比如，在生物炼制中，木质纤维素水解液中最后会有大量的小分子溶质(图1)，各种单糖（葡萄糖、木糖和阿拉伯糖）和发酵抑制物（呋喃衍生物、脂肪族酸以及酚类物质）。这些分子的分离一直都是研究的热点和难题，特别是对葡萄糖和木糖的分离以及单糖与酚酸的分离。

图1 木质纤维素水解液中的可能存在的成分 (Green Chem., 2014, 16, 4816–4838)

     木质纤维素水解液中的单糖可用于微生物发酵生产大宗化学品，但其中的发酵抑制物需提前去除，而大部分的酚酸又与单糖的分子量接近，尽管酚酸带电，但是调节pH值会引入大量的无机盐，同样会产生后续的分离问题。因此我们采用漆酶将酚酸聚合，这样可以增加酚酸与单糖之间分子量的差别，可以在原有pH（酸性）下实现高效纳滤分离，透过单糖，截留住酚酸聚合物(图2左)。

  葡萄糖和木糖分子量分别为180和150 Da，且均不带电荷，纳滤膜对他们的分离因子极低。而生产高纯度的木糖又是化学法制造木糖醇的前提，因此我们采用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶将葡萄糖氧化成葡萄糖酸(图2右)，不仅进一步增加了与木糖的分子量差距（葡萄糖酸分子量196Da），而且赋予两者以电荷差别（葡萄糖酸带负电），这样，采用纳滤膜可以很好的实现木糖的纯化，同时产生的葡萄糖酸也是很重要的一种高附加值化学品。

图2 漆酶催化强化酚酸和单糖的纳滤分离（左）和多酶催化强化木糖和葡萄糖的纳滤分离（右）

  通过这两个例子，酶催化和膜分离的结合又有了一个新的应用，就是强化小分子溶质的纳滤分离，当你有两个大小相近的分子需要纳滤分离，可以尝试找一种酶将其中一个分子转化或者聚合，这样不仅实现了高效分离，而且还能获得其他高附加值的产物，是不是棒棒的！

文章下载地址：

1、Separation of phenolic acids from monosaccharides by low-pressure nanofiltration integrated with laccase pre-treatments

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738815001362

2、High performance separation of xylose and glucose by enzyme assisted nanofiltration

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738815004470

自评：

这两篇论文都是在确定要离开丹麦后才设计的，因此其设计宗旨就是短平快。课题组在拿了一个与诺维信合作的生物炼制大项目后，其主要发展方向就偏生物炼制这个大坑了，所以大老板一句话，我就负责这些小分子的分离了，还必须与课题组本来的主流方向—酶催化结合。所以我就想呀想，整出这样两个idea，自己做一个，带的美女博士生做一个。当然，如果比较两篇论文，还是自己写的更老到一些，毕竟自己在纳滤界混了这么多年。这是丹麦美女博士生的第一篇论文，虽然不完美，但是我觉得她潜力无穷，将来必成大器。

最后献上一张和丹麦同事们的合照，那个金发披肩的站在后排的美女就是我带的博士生。