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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-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
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
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
化妆品用和医用生物活性胶原蛋白生产技术
成果描述：采用高效预处理、低温酶萃取、盐析和膜分离等成套技术，从新鲜动物皮、鱼皮、鱼鳞等不同原料中制备未变性胶原蛋白，解决了获取大量高纯度、未变性的化妆品用和医用生物活性胶原的技术难题；掌握了通过物理与化学改性手段调控未变性胶原的热稳定性、流变学等性能的方法和原理，为未变性化妆品用和医用胶原的产业化利用提供了技术支撑。目前，化妆品用和医用生物活性胶原蛋白生产技术已分别在成都新际生物活性胶原开发有限公司和广东胜驰生物科技有限公司成功实现产业化，产品技术参数与天然胶原标准品一致，经济效益显著，具有较强的市场竞争力。市场前景分析：生物活性胶原即未变性胶原，具有三股螺旋结构，分子量为30万，能够促进细胞生长、可生物降解，且生物相容性与机械力学性能良好，已广泛用于美容护肤、组织工程等领域。胶原作为一种高技术含量的生物材料在生物医学、化妆品等领域具有巨大的潜在市场。首先生物活性胶原作为一种生物材料本身具有无限的生命力，是全世界科学家都在研究开发的新型材料之一，国内当前处于探索性开发阶段，因此只要抓住这个先机将来就可以获得良好的回报；其次生物活性胶原的深加工产品拥有巨大的消费群体，这主要是由于生物活性胶原具有其它化妆品的活性成分所无可比拟的增强皮肤弹性，祛除细小皱纹，优良的保湿、护肤的确切效果，先期投入的第一代产品已被市场认可。目前，本项目的先期产品技术已在成都、广东的2家公司实现生物活性胶原原料的产业化，制备的精华液、面膜、眼贴膜等护肤产品市场反应效果良好，作为医用胶原海绵、骨修复材料的原料也即将投入市场，产品市场仍存在很大的开拓空间。与同类成果相比的优势分析：化妆品用和医用生物活性胶原液体（4mg/mL）每毫升售价约为20元，而生产成本每毫升仅约为2元，因此每公斤生物活性胶原液体的利润为1.8万元。可见，本项目技术生产的未变性胶原功能材料具有很大的利润空间，经济效益非常显著，具有很强的市场竞争力。
四川大学
2021-04-10
适合骨再生修复的生物活性多孔结构支架及其制造方法
本发明公开了一种适合骨再生修复的生物活性多孔结构支架，该支架包括内、外支架两部分，内支架被外支架包围，所述的内、外支架均是内部孔道结构完全贯通的多孔支架，其中所述的外支架具有高的孔隙率和高的力学强度，所述的内支架具有比外支架慢的降解速度，同时又具有高的力学强度，本发明的支架具有好的力学匹配性能，生物降解性能和骨组织修复性能，而且支架的形状，尺寸可控，孔径大小可控，支架中的内支架、外支架的材料组成和材料的分布可控。同时，本发明还提供了多孔结构支架的制造方法，该方法简单，方便，生产成本低，能够实现按骨缺损修复的需求个性化定制相应的按需求分级降解的多孔支架。
浙江大学
2021-04-13
化妆品用和医用生物活性胶原蛋白生产技术
采用高效预处理、低温酶萃取、盐析和膜分离等成套技术，从新鲜动物皮、鱼皮、鱼鳞等不同原料中制备未变性胶原蛋白，解决了获取大量高纯度、未变性的化妆品用和医用生物活性胶原的技术难题；掌握了通过物理与化学改性手段调控未变性胶原的热稳定性、流变学等性能的方法和原理，为未变性化妆品用和医用胶原的产业化利用提供了技术支撑。目前，化妆品用和医用生物活性胶原蛋白生产技术已分别在成都新际生物活性胶原开发有限公司和广东胜驰生物科技有限公司成功实现产业化，产品技术参数与天然胶原标准品一致，经济效益显著，具有较强的市场竞争力。
四川大学
2015-12-22
食品蛋白多功能生物活性肽的可控制备及产品开发
蛋白多肽是将食品蛋白质进行酶解或发酵之后产生的生物活性肽段，具有调节免疫、控制血压、降糖降脂、抑菌抗炎、抗氧化、促进矿物元素吸收等多种重要的生理功能。蛋白多肽比蛋白质本身 更容易被人体吸收利用，快速发挥其生理功能。蛋白多肽可以作为保健食品的功能原料以液体或片剂直接利用，也可以作为营养强化成分用于大宗食品的生产，具有很好的市场潜力。
中国农业大学
2021-04-14
城市污水序批式活性污泥法高效脱氮与优化调控技术
北京工业大学
2021-04-14