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绿藻资源的生物转化关键技术研发及产业化应用
项目成果/简介:以我市丰富的绿藻生物质资源（浒苔、石莼）为主要研究对象，针对藻体胞壁特性、多糖结构、理化质构特性及生物活性进行系统研究，探索出一系列具有自主知识产权的绿藻生物工程技术，攻克了海藻温和高效转化关键技术，率先实现绿藻综合利用及其产品的成果转化与产业化推广，实现生物乙醇、精准生物肥、绿藻多糖等农用制品的规模化生产，经济效益显著。系统性阐明了绿藻糖链分子结构、理化性质、生物学功能及其空间定量构效关系，首次构建绿藻多糖工具酶系并明晰酶多位点催化与调控机制。创新性建立了绿藻资源的生物转化关键技术，突破了藻体温和破壁液化与高效提取转化技术瓶颈，开发了具有自主知识产权菌株的绿藻工具酶的液体高通量发酵与规模化制备技术。构建基于计算机在线智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精准制备技术、人工智能神经网络下的糖链构效实时预测系统、稳定性叶绿素制取以及非酸温和预处理乙醇转化技术，开拓了绿藻资源高值化综合利用的新领域。项目阶段:工业化生产阶段效益分析:浒苔（Enteromorpha prolifera）和石莼（Ulva lactuca）是我国黄海、东海最主要的绿藻资源，同属于绿藻纲、石莼目，具有良好食用和药用价值，（本草纲目、临海异物志等），在我国东南沿海养殖量均在10万吨以上。我国黄海海域自07年以来连续10年暴发绿潮浒苔，生物量高达1000万吨每年。将这类大型生物质资源合理利用并高值转化，不仅有助于环境保护，而且会带来显著的经济效益。项目开发产品包括绿藻多糖工具酶、硫酸鼠李低聚糖、稳定性叶绿素、农用精准生物肥、功能性饲料添加剂、新型植物病害生物防治等生物制品。在农用制品领域实现绿藻精深加工的成果转化与产业化推广，开拓了我国海藻利用范围，提升产业整体技术水平，市场预期前景广阔。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:ZL2012102016043 ZL201410298678.2 ZL2013102784589 ZL2012101066863技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无
中国海洋大学
2021-04-11
绿藻资源的生物转化关键技术研发及产业化应用
以我市丰富的绿藻生物质资源（浒苔、石莼）为主要研究对象，针对藻体胞壁特性、多糖结构、理化质构特性及生物活性进行系统研究，探索出一系列具有自主知识产权的绿藻生物工程技术，攻克了海藻温和高效转化关键技术，率先实现绿藻综合利用及其产品的成果转化与产业化推广，实现生物乙醇、精准生物肥、绿藻多糖等农用制品的规模化生产，经济效益显著。
系统性阐明了绿藻糖链分子结构、理化性质、生物学功能及其空间定量构效关系，首次构建绿藻多糖工具酶系并明晰酶多位点催化与调控机制。
创新性建立了绿藻资源的生物转化关键技术，突破了藻体温和破壁液化与高效提取转化技术瓶颈，开发了具有自主知识产权菌株的绿藻工具酶的液体高通量发酵与规模化制备技术。
构建基于计算机在线智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精准制备技术、人工智能神经网络下的糖链构效实时预测系统、稳定性叶绿素制取以及非酸温和预处理乙醇转化技术，开拓了绿藻资源高值化综合利用的新领域。
中国海洋大学
2021-05-09
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
微生物转化生产 L-瓜氨酸的关键技术
L-瓜氨酸能够清除羟基，可有效保护 DNA 及 PMN 免受氧化反应的侵害。瓜氨酸对防治前列腺疾病作用明显。近来研究发现瓜氨酸在体内可转化为人体必需氨基酸 L-精氨酸，在维持心血管正常功能的一氧化氮代谢中也发挥着重要作用。此外，服用瓜氨酸能有效的改善人体的抗疲劳能力，维护健康的心肺功能，增强人体的肌肉强度，提高体能，在运动保健方面具有良好的作用。目前广瓜氨酸在抗氧化，医用检测，保健食品，化妆品和食品添加剂等方面有着广泛的应用前景，国内外需求巨大，市场前景广阔。酶法转化精氨酸生产瓜氨酸具有工艺简单、周期短、耗能低、专一性强、收率高、提取方便等优点，因而受到越来越多的关注。本研究通过构建工程菌，高通量筛选获得一株高转化率的菌株。
江南大学
2021-04-11
微生物转化生产 L-鸟氨酸的关键技术
L-鸟氨酸是细胞内重要代谢化合物，近来研究发现 L-鸟氨酸可刺激脑垂体分泌生长激素，促进蛋白质合成及糖与脂肪的分解代谢。此外，以鸟氨酸为原料制备的依氟鸟氨酸，能抑制多胺合成，延缓肿瘤细胞生长，是颇具前景的新型抗癌药物。L-鸟氨酸除了在医药上作为试剂与注射液外，通常还用于配制保肝、强身、解毒的营养剂以及生产消除疲劳的发泡饮料。而酶法转化精氨酸生产鸟氨酸具有工艺简单、周期短、耗能低、专一性强、收率高、提取方便等优点，因而受到越来越多的关注。技术指标：工程菌经过培养 6 h 后，ARG 酶活可达到 177.3 U/mL；在 4 h 的催化周期内，L-鸟氨酸产量为 112.3 g/L，对精氨酸摩尔转化率为 87 %。产品性能：无副产物，纯度高。
江南大学
2021-04-11
微生物转化生产胍基丁胺的关键技术
胍基丁胺（ Agmatine ）是一种多胺，在精氨酸脱羧酶（ argininedecarboxylase，ADC）作用下 L-精氨酸脱羧的产物，它几乎分布于哺乳动物体内所有的器官和组织，具有降血压、利尿、抗炎、调控细胞增殖等多种生理功能，因此是一种重要的医药中间体，具有较高的商业价值（50 万/吨）。其硫酸盐对动物吗啡依赖性具有戒断作用，是极具开发价值的戒毒类药物。目前工业上合成胍基丁胺的生产方法主要为化学法，该方法具有高污染、生产条件苛刻、安全性差等缺点。本研究建立了一种运用重组精氨酸脱羧酶（ADC）生产胍基丁胺的绿色环保新方法。通过基因工程手段，构建了一株 L-精氨酸脱羧酶高产菌株。
技术指标：
100 g/L 的 L-精氨酸经 5 h 转化，胍基丁胺产量可达 52.02 g/L，转化率 69.6%。
江南大学
2021-04-11
微生物转化生产磷脂酰丝氨酸的关键技术
磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS），又称二酰甘油酰磷酸丝氨酸，是一类普遍存在的磷脂，通常位于细胞膜的内层，尤其是大脑细胞膜的重要组成成分之一。它能调控大脑的各项功能正常运作，起到调节血脂、改善记忆、健脑益智、以及延缓衰老等作用。但天然存在的磷脂酰丝氨酸很少，提取工艺繁杂， 并且安全性受到人们的质疑。生物酶法制备磷脂酰丝氨酸具有反应条件温和、环境友好、产品质量好等优点，近年来受到越来越多的关注。本研究室通过基因工程手段，大肠杆菌中异源表达了磷脂酶 D 基因，以粗话生产磷脂酰丝氨酸。目前，该研究正在进行蛋白质工程改造及各项优化，以提高底物转化率。
江南大学
2021-04-11
青岛中康原能细胞生物科技有限公司
青岛中康原能细胞生物科技有限公司成立于2020年05月06日，注册地位于中国(山东)自由贸易试验区青岛片区太白山路172号中德生态园双创中心288室(经营场所:青岛市黄岛区齐长城路499号)，法定代表人为苏亚勒。经营范围包括一般项目：人体干细胞技术开发和应用；第一类医疗器械生产；第一类医疗器械销售；第二类医疗器械销售；医学研究和试验发展；技术服务、技术开发、技术咨询、技术交流、技术转让、技术推广；技术推广服务；科技推广和应用服务；化妆品批发；化妆品零售；第二类医疗器械零售；企业管理；健康咨询服务（不含诊疗服务）；从事与外国（地区）企业相关的非营利性业务活动；信息咨询服务（不含许可类信息咨询服务）（除依法须经批准的项目外，凭营业执照依法自主开展经营活动）
青岛中康原能细胞生物科技有限公司
2021-09-02
轻量化液态金属物质
常温液态金属通常是指一大类熔点接近室温的低熔点金属。与传统认知中的金属不同，此类物质通常情况下呈液态，既具有液体良好的流动性，又拥有金属材料优异的导电性与导热性，且易于通过温度调控使其在固液相之间快速切换，即表现出刚柔相济的特点。由于这些因素，液态金属在柔性电子、3D打印、芯片冷却、生物医学以及可变形机器人等领域得到了日益增长的应用。
然而，常规的液态金属材料自身密度通常很高，这会给由此制成的器件与装备平添额外重量，造成相应能量消耗，也削弱了使用的灵活性。
为改变上述现状，刘静课题组提出了旨在制造轻质液态金属的基本思想，他们特别以共晶镓铟合金及中空玻璃微珠为典型代表（图2），制备出了密度仅为水的一半以至可漂浮于水面的轻量化液态金属复合材料（图3）。这种材料除保留了纯液态金属良好的导电性、导热性、力学强度及固液相变特性（图4）外，还拥有可塑性、可变形性乃至磁性等行为，作者们为此设计了系列平面及三维应用场景，并引入不同封装方式实现了对材料漂浮行为的调控，展示了水面电路及水中机器人的潜在应用。
图2. 典型轻量化液态金属复合物微观结构的SEM与EDS图
图3. 基于液态金属-中空玻璃微珠制成的轻量化复合材料及对应密度
轻质液态金属物质概念的提出具有基础科学意义和普适应用价值，由此开启了一条研制新型液态金属功能材料的基本途径。原则上，结合各类液态金属与对应的轻质改性物质，可赋予终端材料更多目标功能，从而能以一种材料形式同时将许多尖端材料的功能如电、磁、声、光、热、力学、流体、化学等集于一体，这是已有材料体系不易具备的，因而在许多场合十分有用，比如作为印刷电子墨水、3D打印材料、可注射金属骨骼与牙科修复、血管栓塞及造影剂、水中机械电子设备、刚柔相济型可穿戴外骨骼以及可变形柔性机器人等。
此项研究中，论文第一作者为清华大学医学院生物医学工程系博士生袁博，通讯作者为清华大学医学院生物医学工程系教授刘静。相应研究得到国家自然科学基金重点项目及中科院前沿项目的资助。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709
清华大学
2021-04-11
生物质燃气锅炉的气-活性炭联产技术研究与应用
目前我国部分地区PM2.5雾霾等空气污染频频发生，为实现污染物总量控制目标、减少燃煤污染物排放，国内很多地区限制使用燃煤工业锅炉，这为生物质锅炉的发展提供了空间。与此同时，由于传统煤基活性炭原料(优质无烟煤和不粘煤)资源的不断减少及其不可再生性，造成了原料供应不足、生产成本提高的局面。本课题针对目前燃煤锅炉污染大、能耗高以及传统活性炭制备技术粗放、成本高的问题，开发一种新型生物燃气-活性炭联产技术，以木屑、木片、秸秆等农林废弃物为生物质燃料，通过高温气化转化为生物质可燃气，同时将所得生物质炭渣改性为具有高吸附性能的粒状或粉状活性炭，并将此气炭联产技术应用于实际燃煤锅炉改造，开发出融节能、减排及废弃物资源回收利用为一体的绿色生产技术。该技术不仅能排除生物质本身的缺陷, 扩大了农林废弃物的利用途径，而且生成了应用广泛、价值高的活性炭，做到了变废为宝，使得农林废弃物生物质的工业化、大规模、高效率利用成为可能。目前针对本课题已在实验室进行了初步的小试研究，在利用农林废弃物产生生物燃气的同时制得了生物炭，如下图所示。将结合企业实际需求进一步深入研究，并应用于实际。
同济大学
2021-04-11