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饲料用氨基酸的高效微生物制造
全球氨基酸市场需求增长势头强劲，年均增长5.6%以上。2017年，全球年产量已达850万吨，总销售额超百亿美元。目前，氨基酸的生产主要有三种方法，包括微生物发酵法、化学合成法和酶法水解法等。其中，微生物发酵法因其产能高、成本低等优势，作为最主要的方法，生产了全球总产量85%以上的氨基酸。为应对不断升级的市场需求，氨基酸发酵企业亟需提高发酵产量和拓展氨基酸品种，而关键在于获得氨基酸高产菌株。现有的氨基酸高产菌株筛选方法如氨基酸类似物筛选法，存在毒性高、阳性率低及种类受限等问题，无法满足筛选需求。因此，开发全新的氨基酸高产菌株筛选方法具有十分重要的科学意义和应用价值。
项目组通过增加序列中稀有密码子的数量来提高蛋白翻译所需氨基酸浓度的“门槛值”，利用必需基因和颜色蛋白编码基因，建立了氨基酸高产菌株的选择和筛选体系，并证明了该方法在大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌中的可行性。本研究为氨基酸高产菌株的筛选提供了新系统，理论上可用于任何一种天然氨基酸高产菌株的筛选，同时也为氨基酸高产机制的发现提供了新思路，可用于氨基酸发酵生产中优良菌株的构建，进而推动氨基酸市场的增长，促进氨基酸在饲料、食品、医药等民生领域的应用。
目前，微生物细胞工厂的遗传改造已经基本完成，正在进一步的改造。发酵生产的浓度、产率和速率都达到国际先进水平。进一步的提高正在研究进行中。
北京理工大学
2023-05-10
饲料用氨基酸的高效微生物制造
全球氨基酸市场需求增长势头强劲，年均增长5.6%以上。2017年，全球年产量已达850万吨，总销售额超百亿美元。目前，氨基酸的生产主要有三种方法，包括微生物发酵法、化学合成法和酶法水解法等。其中，微生物发酵法因其产能高、成本低等优势，作为最主要的方法，生产了全球总产量85%以上的氨基酸。为应对不断升级的市场需求，氨基酸发酵企业亟需提高发酵产量和拓展氨基酸品种，而关键在于获得氨基酸高产菌株。现有的氨基酸高产菌株筛选方法如氨基酸类似物筛选法，存在毒性高、阳性率低及种类受限等问题，无法满足筛选需求。因此，开发全新的氨基酸高产菌株筛选方法具有十分重要的科学意义和应用价值。
项目组通过增加序列中稀有密码子的数量来提高蛋白翻译所需氨基酸浓度的“门槛值”，利用必需基因和颜色蛋白编码基因，建立了氨基酸高产菌株的选择和筛选体系，并证明了该方法在大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌中的可行性。本研究为氨基酸高产菌株的筛选提供了新系统，理论上可用于任何一种天然氨基酸高产菌株的筛选，同时也为氨基酸高产机制的发现提供了新思路，可用于氨基酸发酵生产中优良菌株的构建，进而推动氨基酸市场的增长，促进氨基酸在饲料、食品、医药等民生领域的应用。
目前，微生物细胞工厂的遗传改造已经基本完成，正在进一步的改造。发酵生产的浓度、产率和速率都达到国际先进水平。进一步的提高正在研究进行中。
北京理工大学
2022-04-18
手性氨基酸的微生物高效生产方法
手性氨基酸作为最重要的原料和中间体，市场规模也越来越大。本项目研发的手性氨基酸包含 L-2-氨基丁酸、D-苏氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。2-氨基丁酸是一种非天然的氨基酸，是一种重要的化工原料，被用作为多种手性药物合成中的重要中间体，包括抗结核药物乙胺丁醇、布瓦西坦和抗癫痫药物左乙拉西坦。D-苏氨酸是天然氨基酸 L-苏氨酸的光学异构体，是一种非天然氨基酸。主要应用于手性药物、手性添加剂和手性助剂等领域，在制药行业作为手性合成的手性源，主要用于生产新型光谱抗生素、D-苏氨醇和多肽合成过程的苏氨酸保护剂。L-天冬酰胺是常见的 20 种氨基酸之一，在食品、医药、化工合成、微生物培养等领域广泛应用。L-天冬酰胺可以作为添加剂用于清凉饮料,同时在肿瘤治疗及蛋白质糖基化中扮演重要角色。L-天冬酰胺常用于氨基酸输液，以及具有降压、平喘、抗消化性溃疡、胃功能障碍等功能，并可用于治疗心肌梗死、心肌代谢障碍、心力衰竭、心脏传导阻滞、疲劳症等。此外，L-天冬酰胺也是微生物培养和动物细胞培养重要的添加剂。L-叔亮氨酸是一种非蛋白原的手性氨基酸, 由于叔丁基的空间位阻大, 叔亮氨酸的衍生物可在不对称合成中作为诱导不对称的模板。随着不对称合成的发展, 叔亮氨酸的应用也非常广泛。又由于占空间大的叔丁基链及其疏水性, 它在多肽的合成中能够很好地控制分子构象, 增加多肽的疏水性和受酶降解的稳定性, 因此在药物和生物应用中正迅速地发展, 用于抗癌、抗艾滋病等药物和生物抑制剂及肽等。
江南大学
2021-04-11
L-苏氨酸的微生物高效生产方法
L-苏氨酸在食品、饲料、医药和化妆品等领域的用量呈长期稳定增长趋势，尤其在饲料添加剂中增长最为迅速。以添加了 L-苏氨酸的低蛋白配方饲料作为家禽日粮，不但可以缓解天然蛋白的匮乏，减少动物氨的排放，还能提高家禽的生产性能。而在医药领域，L-苏氨酸除了用于氨基酸输液之外，随着人类保健意识的提高，各类氨基酸保健饮品涌现市场，L-苏氨酸是必不可少的配方成分。L-苏氨酸有望取代色氨酸，成为继赖氨酸和甲硫氨酸之后第三大发展最迅速的氨基酸。因此 L-苏氨酸产业迫切需要提高产量，降低成本，以满足市场需求。本实验室以谷氨酸棒状杆菌为出发菌株，通过代谢工程技术手段进行基因敲除和敲入，对关键基因进行了测序、蛋白结构解析及定向改造，以达到“开源节流”，即增强 L-苏氨酸合成路径代谢流，抑制或阻断旁路途径代谢流，最终提高L-苏氨酸产率近 20 倍，具有较好的应用前景。
江南大学
2021-04-11
L-甲硫氨酸的微生物高效生产方法
L-甲硫氨酸广泛应用于饲料业，是家禽饲料中首选的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是强肝解毒剂、促进发育剂，当缺乏时会引起食欲减退。甲硫氨酸广泛应用于营养补充与畜产饲料，由于甲硫氨酸容易被鸡吸收而转变为鸡肉蛋白，在鸡饲料中添加甲硫氨酸，可少耗饲料，并使鸡肉生长健全。L-甲硫氨酸合成方法主要为化学合成法和微生物发酵法两种。因化学合成法会产生大量有害物质，微生物发酵法生产甲硫氨酸越来越受到关注。本实验室以谷氨酸棒状杆菌为出发菌株，通过代谢工程技术手段进行基因敲除和敲入，以达到“开源节流”，即增强 L-甲硫氨酸合成路径代谢流，抑制或阻断旁路途径代谢流，最终提高 L-甲硫氨酸产率，目前中间菌株产率已达 21 mmol/L，具有重要的应用前景。
江南大学
2021-04-11
功能性耐盐微生物菌剂的开发与产业化应用
微生物菌肥以其改良土壤、增加产量、提高品质且保护环境等特点而受到人们的追捧。但这些菌剂产品主要是单独或添加到低浓度的有机肥中使用的，无法在高养分复合微生物肥料中使用。这不仅增加了施用成本，还因时间差造成两种肥料都不能发挥最大功效。
针对以上问题，本团队对功能性耐盐微生物菌剂的制备关键技术、与常规化肥的整体成型工艺展开了研究。首先开发出了枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等8种功能性耐盐微生物菌剂产品，芽孢率≥98%；并确定了适用于复合肥、有机肥、液体肥的添加工艺，保证菌种在肥料中的高效存活，使有效活菌数符合国标。本技术产品可以有效改善多种连作土壤，抑制有害微生物的繁殖，提高土壤养分的利用。该产品具有很强的实用性价值。
南京工业大学
2021-01-12
白酒中特征风味及风味导向功能微生物关键技术研究与应用
本项目针对我国优势传统白酒技术水平提升，运用现代生物技术和风味化学技术，通过风味物提取、分馏等样品预处理技术集成创新，结合 GC-MS 技术，建立了复杂基质中极微量化合物定性与定量技术体系；通过 GC-O 定性、GC-MS 确认、风味重组等关键技术研究，建立了我国白酒中特征风味化合物研究的共性关键技术平台；通过白酒分子微生态分析、微生物定量分析与代谢物检测等关键技术问题的研究，建立了我国白酒中风味导向微生物关键技术平台。
创新要点
建立白酒中极微量成分定性定量和 GC-O/GC-MS 研究特征风味物质的技术；风味定向，开发一批白酒中重要风味物质产生微生物。
江南大学
2021-04-11
具有镇静安神、高效低毒的朱砂微生物转化液技术
朱砂本身是一种水不溶性硫化汞矿，具有剂型单一、生物利用率 低、临床用量大等缺点。本项目涉及的朱砂浸出液具有明显的镇静安 神作用,疗效显着,但用量仅为微克级,具有无毒或低毒的特点。应用本 发明所提供的朱砂浸出液,可以方便制成各种制剂,包括:栓剂,栓剂、片 剂、丸剂、颗粒剂、膜剂、微囊剂、滴丸剂、气雾剂、酒剂、糖浆剂、 口服液、注射液或注射粉针剂。应用范围:1)镇静安神。2)中药复方替代开发，减毒增效。
兰州大学
2021-04-14
提高畜禽养殖废水处理效率的多级微生物强化技术
畜禽养殖废水的污染在我国农业污染中占主要部分，该废水具有高COD、高氨氮、高悬浮物、难处理的特点，经过常规污水处理技术处理后，往往很难买现达标排放，给畜禽养殖业主带来很大的困扰。
该技术是一种可以在不改变污水处理流程和设施的情况下，通过人为在不同污水处理单元中投加不同配比的高效微生物菌种，改善污水处理系统中活性污泥中微生物的组成，并提高污泥活性，从而最终提高畜禽养殖废水处理效率的简单、高效的方法。
该技术具备以下优点：
(1) 该技术所使用的配套污水处理装置，均为本领域常用的处理装置或单元，均含有活性污泥；
(2) 该技术可以使COD和BOD5的去除率提高10一40％，氨氮和总氮去除率提高20一50％；
(3) 该技术操作简单，便于推广应用，相比其他增加污水处理流程或设置的技术而言，投入成本更低，更具经济性。
国家对环保的政策日趋严格，未来十年，是环保的黄金十年，也是畜禽养殖行业在环保压力下重新洗牌兼并的十年，畜禽养殖废水处理市场前景广阔。
转化条件：菌种活化相关设备：曝气装置
成果完成时间：2014年10月
华中农业大学
2021-01-12
野外病原微生物快速诊检的关键技术与应用
乙肝病毒是我国肝炎、肝硬化与肝癌的主要原因。本项目率先提出利用纳米粒子的特殊效应来解决病原体侦检的灵敏度、特异性与通量的关键技术问题，对实现这些病原微生物早诊断与疗效监测具有十分重大的意义。
通过本项目实施，取得了如下创新成果：
1. 研发了磁性纳米粒子与量子点标记的层析芯片，研制了对磁信号与光信号进行定量检测的层析芯片阅读仪，实现了抗原或抗体的定性、定量多指标同步检测；
2. 建立了量子点标记荧光偏振技术，筛选出3 个HBV sAgB 细胞表位；筛选出一对前S1 区小鼠源单克隆抗体HB1 与HB3，研发前S1 区的酶联试剂盒；建立了唾液诊断乙肝的方法；
3.研发了巨磁阻抗效应结合微流控芯片基础上HPV 病毒快速分型方法；利用巨磁阻效应结合微流控芯片与等温PCR 扩增技术，研制出便携式肝炎病毒快速基因分型系统；
4. 研发了组合式毛细管基因芯片，实现了多群耐药突变与基因分型检测。
获发明专利授权25项，计算机软件著作权3 项，医疗器械证书3项；教育部成果鉴定结论为“总体达到国际先进水平，基于纳米技术的乙型肝炎诊断新技术方法与传感器件达到国际领先水平”。获中国电子学会技术发明二等奖。
应用情况：产品在全国数百家医院获得应用。成果对于提高我国病原微生物诊疗水平、推动纳米医疗器械产业具有重大意义。
上海交通大学
2021-04-13