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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
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
抗过敏益生菌的研发及制剂的高效制备技术
过敏性疾病已经成为世界第六大疾病，涉及全球 22%的人口。如哮喘、鼻 炎、过敏性湿疹、食物过敏和过敏性休克等均与特异性免疫球蛋白 E（IgE）介 导的免疫反应密切相关，但目前过敏疾病的治疗药物存在副作用，不宜长期使用。江南大学食品生物技术中心经过多年的积累，通过体外高通量筛选。细 胞、动物模型，人群临床试食及多组学机制解析等手段，研究得到能够有效调 节免疫，缓解过敏性疾病，可长期食用无毒副作用的益生菌；并以此为基础， 开发了提升益生菌在消化道中抗逆性的关键技术，并攻克了菌种在产业化应用时的发酵工艺、活性保持、生产技术等多层面难题。
主要成果包括：
（1）研发得到 3 株有效缓解不同过敏性疾病的益生菌，长双歧杆菌 CCFM1029 通过降低血清中总 IgE 水平，皮肤组织 IL-4、IL-13 水平，局部组织 中组胺的释放，以及炎症细胞的浸润，缓解过敏性湿疹；短双歧杆菌 CCFM1067 通过改善肥大细胞炎症浸润，降低皮肤组织中 IL-13 和 CCL11 水平，且提高皮
肤组织中 IL-10 的表达，最终实现缓解特应性皮炎症状；罗伊氏乳杆菌 CCFM1040 显著降低过敏性哮喘小鼠肺部病理炎症，抑制血清中尘螨特异性免疫30 球蛋白 IgG1 的产生，降低肺泡灌洗液中 IL-5、IL-13、IL-17A 的含量，缓解过 敏性哮喘症状；
（2）通过剖析益生菌的底物代谢规律和关键限制性生长因子，建立科学有 效的益生菌特异性增殖培养体系，并基于生长过程碳氮代谢规律，提出遵循底 物消耗规律的自动补料技术和发酵精准化自动控制工艺。益生菌增殖密度达到 1.0×1010 cfu/mL 以上，是传统培养方法的 5~10 倍；
（3）开发了提高益生菌消化道耐受性的关键技术，解决了菌株通过胃肠道 后存活率低的技术难题。通过开发高渗预胁迫、微胶囊预包埋等技术，使功能 菌株在胃酸环境下的存活率达到 95%以上，在胆盐环境下的存活率达到 90%以上。
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
纳米晶太阳能电池复合多孔电极膜
项目以改善NPC太阳能电池的光伏性能为最终目的，采用模板组装技术制备高质量的NPC电池用有序大/介孔复合电极膜，该法既简化了制备工艺，又可对薄膜的质量进行控制。该研究推动了NPC太阳能电池的产业化进程，同时该技术符合国家能源可持续发展的需要，在改善日益严重的能源危机及环境污染有非常重要的现实意义。
天津城建大学
2021-04-11
一种用于太阳能电池的材料
将 上转换紫外发光材料 Er3+:YAlO3/TiO2 或 Er3+:Yb0.2Y0.79N0.1F0.1AlO2.8 与 TiO2 的 复合膜用于 太阳能电池的电极材料，复合膜中 Er3+:YAlO3 或 Er3+:Yb0.2Y0.79N0.1F0.1AlO2.8 与的 TiO2 质量比为 1:9~3:7 ；采用提拉浸渍法制备 Er3+:YAlO3/TiO2 复合膜和 Er3+:Yb0.2Y0.79N0.1F0.1AlO2.8 /TiO2 复合膜
辽宁大学
2021-04-11
新型电池材料绿色合成与高比能电池应用
高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果，主要包含新型锂电池、钠电池、锌电池等新能源电池，可用于电动汽车、可再生能源风光发电储能等领域。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。这两种材料原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显，并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前景巨大。 部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级软包全电池，经 18 所等权威机构检测鉴定，能量密度超过 300Wh/kg，通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实现部分电池产品的应用示范，具有清洁环保优势。 可合作宏量制备及大容量电池装配，推进中试和产业化，将产生显著经济效益、环境效益和社会效益。
南开大学
2021-02-01
柔性轻质钙钛矿薄膜太阳能电池
西安交通大学
2021-04-10
一种光伏太阳能硅片输送设备
本实用新型公开了一种光伏太阳能硅片输送设备，包括：机架、安装在机架上的硅片输入机构、缓冲机构、缓存机构和硅片输出机构，以及电气控制系统，其中硅片输入机构用于将硅片水平输送至缓冲机构；缓冲机构用于对光伏太阳能硅片执行输送缓冲和位置定位然后将其输入至缓存机构；缓存机构包括由左右侧板和设置在左右侧板之间的多层搁架共同构成的缓存料塔，所述缓存料塔在静止时与硅片输送路径保持水平以便缓冲机构输送过来的硅片插入且存放到搁架上，并在完成存放后上升以便存放下一硅片；硅片输出机构用于将存放在缓存料塔中的硅片逐一输出。通过本实用新型，能够通过简单、紧凑的结构实现硅片的缓冲和暂存功能，同时保证硅片输送过程中的精确定位。
华中科技大学
2021-04-11