沈阳农业大学特种玉米研究所选育的玉米新品种‘沈农T120’实现成果转化

高校科技成果尽在科转云

项目成果/简介:观测活细胞内生物大分子的动力学过程和信号小分子对生物大分子的调控作用对于探索生理病理新机制及疾病治疗新方法具有重要的科学意义。 我校物质科学与信息技术研究院张忠平课题组（张瑞龙、田肖和、韩光梅、刘正杰），针对上述关键科学问题，通过设计一系列多响应、多重定位的新型光学探针，实现了活细胞内信号分子对蛋白/酶活性的调控以及遗传物质动力学的分子影像分析，在理解细胞内生物分子动力学领域取得了重要科学发现。代表性进展主要包含：（1）气体信号分子对细胞内酶活性的调控； (2）膜穿透性碳点对活体内DNA和RNA结构及动力学的超分辨影像分析；（3）超分辨成像揭示活性氧调控线粒体核蛋白动力学；（4）超分辨STED和电镜关联成像对细胞微管蛋白超精细结构的分析。 上述进展解决了生物探针对细胞内多种组分和细胞器的特异性识别问题，不仅有效避免了荧光光谱的重叠，还同步结合电镜对生物大分子精细结构的进行研究，为我校双一流学科生物医学探针和成像方向再添新成果。

1 成果简介本项目在研发过程中得到了教育部留学人员归国基金、教育部博士点基金、自然科学基金、国家科技支撑计划的部分支持，经过主持单位和协作单位的联合攻关，经过 8 年的时间研究完成的。通过实验室小试，开发出可将污泥停留时间和水力停留时间分离的新型多孔微生物载体，研究了好氧-厌氧耦合污泥减量化的机理。采用设计的新型载体构建了中试装置，进行现场中试和实际应用，取得了一系列突破性的进展和成果，并成功的将该项目应用在生活污水、河道污水和工业废水的治理中，在项目研究过程中共申请国家发明专利 6 项（其中5 项已授权），实用新型 1 项，发表论文 30 余篇，翻译教材 2 部。 该项目在实施过程中，主要取得如下几个方面的技术突破： （ 1）研究了好氧-厌氧耦合体系在处理废水的同时对污泥减量化的作用机理，开发出好氧-厌氧多次反复耦合原位污泥减量技术。 （ 2）对多孔载体的结构及对剩余污泥的截流效果进行了全面研究。设计了一种空隙率高、对污泥截流效果好的多孔载体。 （ 3）开发出以天然高分子为助凝剂的铁盐混凝除磷技术。 （ 4）实现了该技术的实际推广应用，分别应用于处理城市生活污水、农村的生活污水、工业废水和河道污染治理中。在高碑店污水处理厂进行的运行两年的 103/d 的中试实验结果表明，运行效果稳定，在水力停留时间为 12h 时，出水 COD 保持在 60mg/L 以下，出水 SS 在 30mg/L以下，两年不需要排泥。在广东肇庆处理 5m3/d 的高浓度发酵制药废水（ COD 2000~3000 mg/L），运行近一年的实验结果表明，在水力停留时间为 27h 时，出水 COD 保持在 100 mg/L 以下，出水 SS 在 50mg/L 以下。 在以上中试试验研究的基础上，我们将该技术推广应用于青岛即墨市两个社会主义新农村的生活污水处理（日处理量 150~180 吨），上海浦东区金家村农村生活污水处理（适于不同地理特点的 170 套反应器，服务人口 2120 人），佛山市石角涌河道截污工程（日处理量 1000~3000吨）和河北威远生物化工有限公司的农药废水处理项目（日处理量 780 吨）。应用结果表明该技术可以有效地去除废水中的有机物及氮，同时实现原污泥减量化，而且对于用常规方法不能去除的有机物（如苯、苯酚等）也可以有效地去除。新型多孔微生物载体技术在污水处理过程中不需要对剩余污泥进行处理，运行管理简单，运行成本低，具有广阔的应用前景。2 技术指标生活污水经过处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002》一级B 排放标准；处理生活污水的过程中剩余污泥减量 60~75%；处理河道污水的过程中剩余污泥减量 70~85%；多孔微生物载体的使用寿命在 10 年以上；工业污水由于种类较多，排放标准不一，需要根据具体的情况进行确定。3 应用说明本技术主要是应用于新建或者现有污水处理厂污泥减量、废水处理方面。该技术利用多孔载体和定点曝气技术，在反应器中实现了沿载体轴向、反应器水流和高度方向的多层次好氧-厌氧反复耦合环境，从而在同一个反应器中实现好氧-厌氧微生物反应的耦合。实验室采用人工废水的小试研究结果表明，该类耦合体系的 COD 去除率大于 90%，而与传统废水处理工艺相比，剩余污泥的产率可以减少 90%以上。 对该类耦合体系实现污泥减量的机理研究表明，好氧区增殖的污泥进入下游的厌氧区后发生死亡溶解释放出胞内蛋白质等组分，进一步被降解成小分子物质，这些物质流入下游好氧区被污泥再次利用，强化了污泥的隐性增殖；而微型动物的稳定存在强化了捕食效应。整个过程伴随着 CO2、 N2 的释放，使得进水中有机物以气体形式脱离体系，从而实现了废水的净化处理和剩余污泥的原位减量。 为了进一步将污泥停留时间和水力停留时间分离以实现污泥减量效果，本研究设计开发了新型的多孔微生物载体。采用设计的新型载体构建了中试装置，进行现场中试和实际应用，取得了一系列突破性的进展和成果，验证了新型载体的实际应用效果，并进而成功地将该技术应用在生活污水、河道污水和工业废水的治理中，在处理生活污水的过程中可以使污泥减量 60~75%，处理河道污水的过程中可以使污泥减量 70~85%。4 效益分析城市污水处理厂污泥安全处置工作有其艰巨性和复杂性，特别对于污水处理规模较小，污泥厌氧发酵无法实施的地方，污泥减量化污水处理技术的应用将成为必要的选择。通过该技术的实施，可以大量的减少剩余污泥的产量，减少填埋用地，节约土地资源，避免了对环境的二次污染。同时，由于污水处理厂对污泥处理量的减少，运行费用随之降低，而且运行管理简单，对促进我国水处理事业的发展有积极的影响。 该技术既可以用于生活污水的处理也可以用于工业废水的处理，适用范围比较广，而且在处理污水的同时可以大量的减少剩余污泥的产量。不仅可以减少污水处理设备的投资，而且可以节省运行费用， 适于中小规模的生活污水处理及有机工业污水处理。5 合作方式技术转让或合作开发。

丁二酸又名琥珀酸，是生物炼制产品工程中最重要的碳四平台化合物，是制备多种重要化工中间体（1，4-丁二醇、四氢呋喃、g-丁内酯等）与生物可降解材料（PBS）的原料，市场需求总量将有望由目前的1.8万吨扩展至400万吨。传统生产方法采用的是从丁烷经顺丁烯二酸酐通过电解生产，生产污染大，成本高，抑制了丁二酸这一大宗化学品的发展潜力。生物法生产丁二酸的主要原料来源广泛且价格低廉（玉米、废乳清、工农业生产废料等），可以减少对不可再生资源的消耗，微生物合成丁二酸的过程中吸收并固定CO2用于菌株的代谢，并最终生成丁二酸，每生产1kg丁二酸，将会有0.37kg的CO2被固定。如果将发酵生产丁二酸与另一大宗发酵产品乙醇的生产过程进行耦合，更可将发酵生产乙醇产生的CO2加以利用，减少温室气体的排放，并同时生产出丁二酸、乙醇等产品。该制备技术具有产物浓度高、原料来源丰富、分离简便、产品质量高等优势。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纤维素/半纤维素水解糖液并在发酵中固定二氧化碳气体作为碳源，在较高葡萄糖浓度下（100g/L）实现了较高浓度产物的累积（60~70g/L），生产强度达1.5g/（L•h），丁二酸提取收率≥80%，产品纯度≥98%。拥有具有自主知识产权的丁二酸生产菌株：产琥珀酸放线杆菌NJ113，该菌株具有良好的丁二酸生产性状，生产水平目前处于国际先进、国内领先。建立了从种子培养、厌氧发酵、产物分离提取及检测分析等一系列较为完整的上下游工艺，具有路线简单、便于操作、绿色清洁等优点。

本实用新型涉及实验设备领域，具体涉及多功能生物化学实验用试管固定装置,包括固定台，固定台上设置有升降杆，升降杆顶端转动连接有试管固定台，且转动连接处设置有锁紧装置，试管固定台上设置有试管放置孔，试管放置孔上设置有弹性固定夹；固定台上分别设置有加热装置和冷却装置。本实用新型所述的试管固定装置操作方便，无需将试管取下即可实现试管的加热、冷却等操作，结构简单，使用更加灵活。而且采用风冷技术，可以防止温差

本实用新型公开了一种模块化便携式生物3D打印机。包括基座、支撑结构、用于扫描识别的扫描模块、用于3D打印的打印模块，基础运动模块以及基站模块；所述的基座上设置有方孔；所述方孔用于安装支撑结构的支撑脚；所述的支撑结构上设置有基础运动模块，所述的基础运动模块设有插槽，所述的扫描模块和打印模块上设有与所述插槽配合的统一插头；基站模块控制扫描模块、打印模块和基础运动模块的工作。通过将生物3D打印机打印过程的高度抽象与功能抽离，将不同的功能设计成不同的模块，每个模块只负责一项工作，大大提高了打印机的空间利用率，缩小了打印机的体积，为便携式生物3D打印机设计提供了一种思路。

近些年来，我国水环境中的氮素污染问题日益严重，蓝藻爆发、“水华”、 “赤潮”等水体富营养化现象频发，大量高浓度的低碳氮比氨氮废水未能得到妥 善处理，已经严重影响到我国多种行业的正常发展。我国氮素污染问题日益严 重，而传统脱氮工艺流程长，氧耗大，反硝化碳源不足，脱氮效果低。 厌氧氨氧化工艺是是近年来新兴的含氮废水处理技术，是目前最经济、最 简洁的生物脱氮工艺之一，非常适用于低碳氮比废水的处理。厌氧氨氧化技术 与传统生物脱氮技术相比，它无需曝气和碱度补偿，也无需投加有机碳源，从 而节省了大量能源和物料，大幅降低了废水处理成本。较传统脱氮工艺，该技 术可节省 60%以上的能耗，减少 70%的剩余污泥产量。 

本发明的高浓度含盐难生物降解有机工业废水组合处理工艺,包括以下步骤:冷冻法预处理,冷冻法包括人工冷冻法和自然冷冻法,人工冷冻法是将所述废水置于冷冻场中冷冻,温度为0～-30℃,待废水冻结到固液比为1∶4～4∶1时,取出冻结的冰样,用净水冲洗后,融化,待后续光催化处理备用;自然冷冻法是在自然温度为2～-15℃条件下对废水进行冷冻处理。光催化法深度处理,将冰样融水进行光催化降解,控制光催化剂的投加量、光照时间、体系PH值参数来控制处理工艺运行。有益效果是均可对高浓度含盐有机废水如垃圾渗滤液、染料中间体废