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代谢改造酿酒酵母高效生产葡萄糖二酸
葡萄糖二酸是一种重要的化合物，在医疗和工业中有着广泛的应用。目前生产葡萄糖二酸的方法主要以化学法-葡萄糖化学氧化法为主，但该方法具有选择性低、成本高、得率低、要高温及产生大量氧化反应副产物不利于后续葡萄糖二酸的分离等局限性。目前生物法合成葡萄糖二酸主要是在大肠杆菌中进行的，但在大肠杆菌中异源合成葡萄糖二酸被许多因素限制。酿酒酵母因具有耐酸能力强、耐低温、可低 pH 发酵、没有噬菌体感染、适合大规模发酵、易分离和高抗逆性等特点，已被广泛用于产有机酸的研究，因此酿酒酵母比大肠杆菌更适合葡萄糖二酸的生产并具有更高的工业应用价值。利用酿酒酵母合成葡糖二酸具有很好的应用前景。
创新要点
1) 以酿酒酵母 BY4741 为出发菌株，将拟南芥的肌醇加氧酶 MIOX4 和丁香假单胞菌的 UDH 基因在 delta 重复序位点高效表达，敲除转录抑制因子OPI1 获得工程菌 Bga-3，该菌株在分批补料发酵条件下能够产 6 g/L 的葡萄糖二酸，为目前报道的最高值；
2) 通过提高工程菌的转运胞外肌醇的能力和工程菌自身合成肌醇的能力，解决提高葡萄糖二酸产量的关键问题；
3) 进一步协调肌醇用于细胞自身代谢活动和葡萄糖二酸合成之间的分配关系，并通过提高葡萄糖二酸合成途径效率和发酵优化，提高肌醇利用率和葡萄糖二酸合成的产量。
江南大学
2021-04-11
苏氨酸工业生产菌代谢工程系统改造
本成果从一株高产 L-异亮氨酸的 C. glutamicum 出发，运用反向代谢工程策略对其代谢通路进行理性重排，以期实现 L-苏氨酸高产，特别是近期，通过热诱导丙酮酸羧化酶和苏氨酸外排泵创苏氨酸产率纪录，开发了一种两段式温控发酵苏氨酸的重组大肠杆菌和工艺，发酵罐苏氨酸摩尔转化率达 103.28%。这套复杂中心代谢途径的自我调控维持了生产和生长的平衡。论文用实验室前期构建的一株产苏氨酸的重组大肠杆菌 TWF001 为宿主，首先编辑了涉及副产物有机酸合成、产物降解和转运的基因，并证实这一系列菌种在 37 度升至 42 度情况下的生长情况等同正常 37 度发酵；然后用一套大肠杆菌热敏启动子去转录四环素启动子阻遏蛋白，四环素启动子后的报告基因 37 度表达，42 度不表达。
江南大学
2021-04-11
定向改造大肠杆菌类脂 A 生产疫苗佐剂 MPL
细菌脂多糖可刺激宿主免疫系统产生免疫反应，可利用这一性质开发既无毒性又能刺激免疫系统的类脂 A 分子疫苗佐剂。近年美国 Corixa 公司已开发出可用于乙肝病毒疫苗和过敏治疗的单磷酸类脂 A（MPL）疫苗佐剂。目前 MPL 生产方法是从沙门氏菌的突变株中提取类脂 A 并加以化学处理。本项目根据类脂 A 分 子的合成机理，通过基因工程技术将 pagL、lpxE 和 pagP 单启动子串联共表达，将大肠杆菌中类脂 A 的结构改造成为 MPL，菌株稳定性好，生产方法简单高效。
江南大学
2021-04-11
改造类脂 A 结构用于安全宿主菌构建及疫苗佐剂生产
类脂 A 是脂多糖分子的疏水基团，大量存在于革兰氏阴性细菌的外膜外层，能通过结合免疫细胞表面的受体 TLR4 来刺激人体免疫系统[50, 51]，因而也是一种很好的免疫系统激活因子。美国 Corexa 公司已经开发出了可用于乙肝病毒疫苗和过敏治疗的疫苗佐剂 MPL。研究表明 MPL 刺激的免疫细胞中 IL-1β 的分泌量 显著降低，使得 MPL 的毒性降低但免疫活性还在。MPL 目前是通过从沙门氏菌的 突变株 Salmonella minnesota RC595 中提取类脂 A，然后用化学方法去除其多余的附加基团而得到。本项目拟利用这些类脂 A 修饰酶，根据类脂 A 分子的合成机理，通过基因工程技术将大肠杆菌中类脂 A 的结构改造成为 MPL，构建能合成 MPL 的大肠杆菌。这种新型的能合成 MPL 的大肠杆菌不仅可以作为宿主菌安全使用于食品和药物的发酵工业生产中，而且可以作为实验室研究中更安全的基因表达载体，最重要的是它可以直接用来生产类脂 A 疫苗佐剂 MPL。
江南大学
2021-04-11
高价值氨基酸生产菌株的合成生物学改造
各种支链氨基酸（如缬氨酸和异亮氨酸）、活性氨基酸（如 γ-氨基丁酸、谷胱甘肽）是目前需求市场巨大的高价值氨基酸，本研究室利用系统生物学和合成生物学最新原理，利用基因工程技术，构建了一序列具有自主知识产权的遗传转化工具，消除了开展代谢工程的制约因素；然后对氨基酸合成关键酶、代谢网络 进行了定向改造和针对性设计；最后系统改造宿主菌细胞膜壁成分，优化辅因子再生和生长效率，最终提升工业菌株产率。
创新要点
针对高价值氨基酸生产菌株，对其合成途径关键酶进行定向改造，赋予抗反馈抑制性性质，强化其转录表达；通过基因敲除优化其整体代谢网络，增大目的产物流量；优化菌株通透性、胞内能荷和氧化还原环境，增强其胁迫抗性和生长性能。
江南大学
2021-04-11
异亮氨酸工业生产菌代谢工程系统改造
本项目首先借助比较蛋白组学研究技术，从细胞内异亮氨酸合成及转运的整体网络入手，揭示其中影响氨基酸胞外积累的若干关键蛋白质，研究氨基酸合成及转运、代谢调控、底物利用、细胞通透等相关蛋白质的作用机制。然后采用系统生物学和代谢工程研究手段，利用启动子改造、基因共表达、酶定向进化等技术进行系统改造，以显著提高乳糖发酵短杆菌支链氨基酸生产水平。比较蛋白组学分析将为支链氨基酸高产机理研究奠定坚实理论基础，乳糖发酵短杆菌代谢工程系统改造为工业化应用提供有力技术支撑。
关键技术
L-异亮氨酸是人体 8 种必需氨基酸之一，因其具特殊的结构和功能，其用量逐年增长，目前国际上日本生产 L-异亮氨酸且占垄断地位，厂家有味之素、协和发酵和田边制药三家，均已发酵法生产，产率达 30-35 g/L，提取率 60-70%，我国的异亮氨酸研究起步晚，目前分批发酵大罐产酸率为 20-22g/L，总得率为 40- 50%，与日本相比较，我国的 L-异亮氨酸生产水平还很低下，主要是由于生产菌株绝大多数通过诱变选育获得，少数菌株利用基因工程手段改造，但仅局限于少数合成酶基因，这严重制约了支链氨基酸产率的进一步提高。本成果克服了行业内的菌株瓶颈，并优化获得了工业发酵工艺。
江南大学
2021-04-11
γ-氨基丁酸工业生产菌代谢工程系统改造
本项目分别从乳酸菌和大肠杆菌出发，通过基因工程和代谢工程改造菌株，并优化菌株发酵条件和发酵策略，提高了生物合成 GABA 的产量和生产效率, 1 L以玉米芯水解液为碳源的培养基中的培养的 L. buchneri WPZ001 细胞通过静置发酵和静息细胞转化累计可得到 GABA 117 g。主要创新点结论如下：发现 L. buchneri WPZ001 可利用木糖或玉米芯水解液为碳源生长并通过静置发酵高产 GABA；发现 E. coli BL21(DE3)/pET20b-torA-gadB 在信号肽 TorA 引导下可有效分泌表达 GadB 并可用于高效生产 GABA；发现在大肠杆菌中表达 Weimberg 途径可将木糖合成 GABA 的精简为 7 步反应；E. coli JWZ08/pWZt7-g3/pWZt7-xyl 以木糖直接合成 GABA 产量是此前葡萄糖直接合成 GABA 的报道的 3 倍。
江南大学
2021-04-11
数控导轨磨改造
改造设备介绍：江苏新瑞机械有限公司有一台由天津某厂购进的德国 WADRICH COBURA 数控导轨磨，因长期闲置不用，电气元件老化，配件停产，决定进行电气的改造和机床的修 复。 改造方案：1、采用德国西门子 SINUMERIK 840D 数控系统，替换原机床的 810 数控系统；2、 使用 OP010 机床操作面板；10.4”彩色液晶显示器；PCU50 人机单元；NCU572.5 数控单元。 实现机床立磨头（S1）、万能磨头（S2）、X、Y、Z、A、U、V、U1 轴及横梁（W1、W2）轴的 控制要求； 3、采用西门子 611D 驱动系统和 1FT6 交流司服电机替换原来的驱动系统和电机； 4、恢复原 X 轴的曲线磨功能。X 轴为绝对值旋转编码器反馈，液压驱动系统。
南京工程学院
2021-04-13
锅炉节能改造技术
成果与项目的背景及主要用途：
工业燃煤锅炉型式各异，主要是正传链条炉排锅炉，占总数的 70%以上，它们的热效率普遍较低，平均只有 67%，比发达国家低 15～20 个百分点。其主要原因是排烟热损失和不完全燃烧热损失过大。天津大学技术团队设计发明了链条燃煤锅炉分层给煤装置和新型排烟热回收装置。通过链条燃煤锅炉分层给煤装置，可以使燃煤按照颗粒大小分层落在链条炉排上，使其充分燃烧。新型排烟热回收装置的技术原理与传统装置不同，由少量燃气作为驱动热源，用低温排烟余热作为辅助热源，排烟温度不受回水温度的限制。新技术装置可以用于各行业大型锅炉节能改造，提高锅炉燃烧效率，降低能源消耗。
技术原理：
链条燃煤锅炉分层给煤装置可以使燃煤按照颗粒大小分层落在链条炉排上，大颗粒在最下面、中颗粒在中间，小颗粒在最上面。新型排烟热回收装置由少量燃气作为驱动热源，用低温排烟余热作为辅助热源，排烟温度不受回水温度的限制。因此，可以将排烟温度降低到 40℃以下，而在该温度区域内，烟气中的大部分水蒸汽都会凝结成液体水，释放出汽化潜热，并为排烟热回收装置所回收和利用，因此，将大大提高锅炉的热效率。其原理图如下：
应用前景分析及效益预测：
天津某热源厂有 29MW 的燃气锅炉 2 台，供热总面积为 130 万 m2。根据实测，每台锅炉的燃气消耗量 2330m3 /h，排烟温度为 138℃（有节能器），实际运行热效率只有 82%。如果能够将新型排烟热回收装置用于这 2 台锅炉上，按照锅炉热效率提高10%，燃料消耗降低 10.86%计算，每小时可以节约天然气 506 m3，每个采暖季可以节约天然气约 182 万 m3，折标准煤 2210 吨。目前天津市天然气市场价为 3.25 元/m3，据此计算，每年可以节约燃气费用591 万元左右。初投资约为 800 万元，在 2 个采暖期内就可以全部收回。此外，每年还可以减少 CO2 排放 3567 吨。经济效益、环境效益和社会效益都十分显著。
应用领域：燃煤锅炉提供能源生产行业
技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 根据企业实际状况与需求商谈决定。
合作方式及条件：技术合作。
天津大学
2021-04-11
酯交换法生产碳酸二甲酯的节能改造新工艺
碳酸二甲酯(简称 DMC)是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品，其具有良好的反应活性，可以在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及 氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羫基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多 种重要化工产品。碳酸二甲酯的合成工艺主要有光气法、甲醇氧化羫基化法和酯 交换法三大类。光气法由于使用了剧毒的光气，产品质量差，应用受到限制，且 光气本身的使用也受到限制，目前已逐步被淘汰，后两种方法是当前 DMC 的主要 生产方法，我国碳酸二甲酯的生产以酯交换法为主。酯交换法工艺中存在大量的 反应和常压及加压精馏塔，这些塔的能耗较高，年消耗蒸汽量较大，随着国内能 源价格的逐年增加，产品生产成本增长迅速，对产品的利润空间构成严重威胁。 本项目为自有专利技术，项目是在传统酯交换法合成和恒沸精馏分离工艺的基础 上，结合热泵和挟点技术发展而成的。该技术通过对现有的生产工艺进行综合的 能量匹配和优化，对耗能较大的反应精馏塔等设备进行节能改造，将塔顶蒸汽加 压升温后直接用作塔底再沸器的热源，不需要塔顶冷凝器及其冷却水消耗，也无 需用锅炉对塔底再沸器进行加热。传统工艺采用本项目技术改造后，可做到核心 工艺段能量自产自销，极大程度上降低了蒸气的消耗量，同时也降低了冷却水的 耗量，生产成本大大降低。
西安交通大学
2021-04-11