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生物基多元醇的綠色制造
眾所周知，石油、天然氣和煤炭等不可再生的化石資源構(gòu)成了當(dāng)今世界燃料和化學(xué)工業(yè)的基石，豐富了人類的物質(zhì)生活，創(chuàng)造了當(dāng)今的繁華塵世。然而，隨著化石資源的日益枯竭，能源供需矛盾的不斷惡化，油價的不斷飆升，化石工業(yè)造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重等問題，已成為制約社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。這些問題大大推動了人們研究可再生的生物質(zhì)資源制備能源和大宗化學(xué)品的熱情。多元醇作為新一代能源和化學(xué)品的平臺，其廣泛的應(yīng)用前景已引起了眾多科研工作者的廣泛關(guān)注。目前，生物基多元醇的工藝路線主要集中在山梨醇的加氫裂解和纖維素通過熱裂解、催化裂化及酸水解加氫等反應(yīng)途徑制得。但是這兩種工藝路線具有工序流程長，反應(yīng)條件比較苛刻（需要高溫、高壓下進行），產(chǎn)品比較復(fù)雜，分離難度大，成本高等不足，嚴(yán)重制約生物基多元醇產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。本項目針對上述工藝路線存在的不足，設(shè)計了三條新的反應(yīng)途徑，均能有效地將葡萄糖單體轉(zhuǎn)化為附加值比較高的多元醇，如合成聚酯纖維的基礎(chǔ)原料：1、2-丙二醇和乙二醇等。這些工藝路線與傳統(tǒng)路線相比，具有反應(yīng)條件比較溫和，產(chǎn)物比較簡單，成本比較低等優(yōu)點，同時也能達到節(jié)能減排的目標(biāo)，符合環(huán)境友好的要求。因此，這么有意義的研究工作應(yīng)該得到更大的扶持力度，使其盡快產(chǎn)業(yè)化，走出符合我國生物產(chǎn)業(yè)特色的道路。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-04-13
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生物活性骨的制造與應(yīng)用技術(shù)
現(xiàn)代化建設(shè)中的意外傷害、疾病以及可能的局部戰(zhàn)爭都可以導(dǎo)致大量骨損傷患者的出現(xiàn)。骨骼是人體唯一的支撐結(jié)構(gòu)，其病變和損傷嚴(yán)重影響患者的健康和生活質(zhì)量。許多骨創(chuàng)傷需要進行骨移植手術(shù)才能有效修復(fù)。本項目采用現(xiàn)代制造技術(shù)和生命科學(xué)實驗手段，通過對生物骨微觀三維結(jié)構(gòu)和仿生骨活化機理的研究，建立了以快速成型為技術(shù)核心的仿生骨制造方法，所制造的人工骨具有與生物骨相近的微觀仿生結(jié)構(gòu)和適應(yīng)臨床個體需要的精確外部形狀。同時由于使用了磷酸鈣骨水泥和骨形態(tài)發(fā)生蛋白等可降解生物活性材料，因此該產(chǎn)品不僅能夠
西安交通大學(xué)
2021-01-12
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甾體激素藥物的綠色生物制造與工藝研究
甾體激素藥物是僅次于抗生素的第二大類藥物。全球甾體類藥物總值近 500 億美元，占世界醫(yī)藥銷售額的 6%。中國是甾體藥物原料及其制劑的主要生產(chǎn)國，年產(chǎn)值近 800 億元人民幣。 本項目組圍繞重要甾體化合物中間體 AD、三羥基雄甾烯酮及其相關(guān)下游產(chǎn) 品，開展生物轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究，突破了生物催化去氫表雄酮雙 羥化制備三羥基雄甾烯酮的技術(shù)體系，創(chuàng)新了屈螺酮合成新方法。項目改造優(yōu)化 了微生物轉(zhuǎn)化菌種的性能，開發(fā)了新型發(fā)酵和綠色提取工藝，建立了全流程的過程工程控制技術(shù)，大幅提高了產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，建成了百噸級規(guī)模的甾體化合物生產(chǎn)線。項目成果在 Green Chemistry、Journal of Steroid Biochemistry andMolecular Biology、Steroids 等期刊上共發(fā)表了相關(guān)文章 30 余篇，申請國家發(fā)明專利 28 項，其中授權(quán) 10 項。獲中國石油和化工行業(yè)協(xié)會優(yōu)秀專利獎 1 項，全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽一等獎 1 項。
江南大學(xué)
2021-04-13
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飼料用氨基酸的高效微生物制造
全球氨基酸市場需求增長勢頭強勁，年均增長5.6%以上。2017年，全球年產(chǎn)量已達850萬噸，總銷售額超百億美元。目前，氨基酸的生產(chǎn)主要有三種方法，包括微生物發(fā)酵法、化學(xué)合成法和酶法水解法等。其中，微生物發(fā)酵法因其產(chǎn)能高、成本低等優(yōu)勢，作為最主要的方法，生產(chǎn)了全球總產(chǎn)量85%以上的氨基酸。為應(yīng)對不斷升級的市場需求，氨基酸發(fā)酵企業(yè)亟需提高發(fā)酵產(chǎn)量和拓展氨基酸品種，而關(guān)鍵在于獲得氨基酸高產(chǎn)菌株。現(xiàn)有的氨基酸高產(chǎn)菌株篩選方法如氨基酸類似物篩選法，存在毒性高、陽性率低及種類受限等問題，無法滿足篩選需求。因此，開發(fā)全新的氨基酸高產(chǎn)菌株篩選方法具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
項目組通過增加序列中稀有密碼子的數(shù)量來提高蛋白翻譯所需氨基酸濃度的“門檻值”，利用必需基因和顏色蛋白編碼基因，建立了氨基酸高產(chǎn)菌株的選擇和篩選體系，并證明了該方法在大腸桿菌和谷氨酸棒狀桿菌中的可行性。本研究為氨基酸高產(chǎn)菌株的篩選提供了新系統(tǒng)，理論上可用于任何一種天然氨基酸高產(chǎn)菌株的篩選，同時也為氨基酸高產(chǎn)機制的發(fā)現(xiàn)提供了新思路，可用于氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)中優(yōu)良菌株的構(gòu)建，進而推動氨基酸市場的增長，促進氨基酸在飼料、食品、醫(yī)藥等民生領(lǐng)域的應(yīng)用。
目前，微生物細胞工廠的遺傳改造已經(jīng)基本完成，正在進一步的改造。發(fā)酵生產(chǎn)的濃度、產(chǎn)率和速率都達到國際先進水平。進一步的提高正在研究進行中。
北京理工大學(xué)
2023-05-10
飼料用氨基酸的高效微生物制造
全球氨基酸市場需求增長勢頭強勁，年均增長5.6%以上。2017年，全球年產(chǎn)量已達850萬噸，總銷售額超百億美元。目前，氨基酸的生產(chǎn)主要有三種方法，包括微生物發(fā)酵法、化學(xué)合成法和酶法水解法等。其中，微生物發(fā)酵法因其產(chǎn)能高、成本低等優(yōu)勢，作為最主要的方法，生產(chǎn)了全球總產(chǎn)量85%以上的氨基酸。為應(yīng)對不斷升級的市場需求，氨基酸發(fā)酵企業(yè)亟需提高發(fā)酵產(chǎn)量和拓展氨基酸品種，而關(guān)鍵在于獲得氨基酸高產(chǎn)菌株。現(xiàn)有的氨基酸高產(chǎn)菌株篩選方法如氨基酸類似物篩選法，存在毒性高、陽性率低及種類受限等問題，無法滿足篩選需求。因此，開發(fā)全新的氨基酸高產(chǎn)菌株篩選方法具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
項目組通過增加序列中稀有密碼子的數(shù)量來提高蛋白翻譯所需氨基酸濃度的“門檻值”，利用必需基因和顏色蛋白編碼基因，建立了氨基酸高產(chǎn)菌株的選擇和篩選體系，并證明了該方法在大腸桿菌和谷氨酸棒狀桿菌中的可行性。本研究為氨基酸高產(chǎn)菌株的篩選提供了新系統(tǒng)，理論上可用于任何一種天然氨基酸高產(chǎn)菌株的篩選，同時也為氨基酸高產(chǎn)機制的發(fā)現(xiàn)提供了新思路，可用于氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)中優(yōu)良菌株的構(gòu)建，進而推動氨基酸市場的增長，促進氨基酸在飼料、食品、醫(yī)藥等民生領(lǐng)域的應(yīng)用。
目前，微生物細胞工廠的遺傳改造已經(jīng)基本完成，正在進一步的改造。發(fā)酵生產(chǎn)的濃度、產(chǎn)率和速率都達到國際先進水平。進一步的提高正在研究進行中。
北京理工大學(xué)
2022-04-18
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無醛生物質(zhì)膠黏劑制造與應(yīng)用技術(shù)
項目采用豆粕、棉粕等植物蛋白為主要原料，開發(fā)出蛋白質(zhì)活化、降粘、增強及快速固化等技術(shù)，創(chuàng)新植物蛋白膠黏劑施膠設(shè)備，解決了蛋白膠黏劑工業(yè)化應(yīng)用的一系列難題,獲國家發(fā)明專利12項。
黏劑產(chǎn)品具有涂布性能好、預(yù)壓性好、固化溫度低（110-120℃）固化速度快、耐水膠合強度高、成本低等優(yōu)點，可用于單板類人造板生產(chǎn)。人造板產(chǎn)品力學(xué)性能表現(xiàn)優(yōu)異，12小時水煮不開膠，無甲醛，膠黏劑產(chǎn)品成本與環(huán)保型三聚氰胺改性脲醛樹脂相當(dāng)，具有較好的性能與成本優(yōu)勢。
北京林業(yè)大學(xué)
2021-05-09
微生物轉(zhuǎn)化制造 L-瓜氨酸的方法
利用自主篩選、鑒定和保藏的一株產(chǎn)精氨酸脫亞氨基酶（ADI）的惡臭假單胞菌 CGMCC1347，通過發(fā)酵培養(yǎng)其微生物細胞，用于轉(zhuǎn)化精氨酸生成 L-瓜氨酸，用 5L 發(fā)酵罐發(fā)酵 20 小時產(chǎn)酶活力達到 2.17U/mL。采用卡拉膠等凝膠包埋固定化細胞反復(fù)分批轉(zhuǎn)化 10 次，酶活力不減。用固定化細胞固定床反應(yīng)器進行連續(xù)轉(zhuǎn)化，連續(xù) 30 天以上，連續(xù) 30 天 mol 轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定在 90-99％，30 天平均稀釋速率 D=0.0735 h-1，固定床反應(yīng)器生產(chǎn)效率平均 6.34 g L-1 h-1，固定化細胞生產(chǎn)能力 0.0108 g h-1 g -1。本技術(shù)的特點是高產(chǎn)精氨酸脫亞氨基酶（ADI）的惡臭假單胞菌菌株能高效轉(zhuǎn)化精氨酸生成 L-瓜氨酸，對底物總摩爾轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物純度高，作為生物催化劑的微生物細胞易于培養(yǎng)且安全無毒，生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好。固定化細胞可反復(fù)利用多次，或裝柱連續(xù)轉(zhuǎn)化。
江南大學(xué)
2021-04-11
聚合級D-乳酸低成本、高效的生物制造技術(shù)
成果簡介： 聚乳酸以其良好的生物可降解性被譽為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的綠色高分子材料。D-乳酸共混能顯著提高聚乳酸材料的使用性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，此外D-乳酸還是多種手性材料的合成前體。針對目前D-乳酸發(fā)酵制備過程中產(chǎn)量低、周期長等缺陷，本團隊通過多種誘變選育技術(shù)，獲得D-乳酸高產(chǎn)菌株；剖析菌株發(fā)酵代謝的關(guān)鍵酶及代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控規(guī)律，解除菌株D-乳酸發(fā)酵的
南京工業(yè)大學(xué)
2021-01-12
無醛生物質(zhì)膠黏劑制造與應(yīng)用技術(shù)
項目成果/簡介: 項目采用豆粕、棉粕等植物蛋白為主要原料，開發(fā)出蛋白質(zhì)活化、降粘、增強及快速固化等技術(shù)，創(chuàng)新植物蛋白膠黏劑施膠設(shè)備，解決了蛋白膠黏劑工業(yè)化應(yīng)用的一系列難題,獲國家發(fā)明專利12項。 黏劑產(chǎn)品具有涂布性能好、預(yù)壓性好、固化溫度低（110-120℃）固化速度快、耐水膠合強度高、成本低等優(yōu)點，可用于單板類人造板生產(chǎn)。人造板產(chǎn)品力學(xué)性
北京林業(yè)大學(xué)
2021-01-12
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“以飼代采”生物釀蜜新模式
原理：以蜜蜂為活體生物轉(zhuǎn)化器，利用體內(nèi)酶系進行生物轉(zhuǎn)化，將果汁轉(zhuǎn)化為果蜜創(chuàng)新點：世界上首次提出“以飼代采”生物釀蜜概念，以大宗水果為原料，經(jīng)前處理，飼喂蜜蜂，實現(xiàn)定場養(yǎng)蜂，實現(xiàn)蜂蜜工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用案例：2023年，在沈陽建立200群的生物釀蜜示范基地，輻射東北地區(qū)成果獲獎：第十五屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技活動大賽，三等獎成果評價：完全顛覆國內(nèi)外幾千年的蜂蜜生產(chǎn)模式，實現(xiàn)0→1的突破，為蜂蜜生產(chǎn)打開一扇全新的大門，規(guī)避了傳統(tǒng)蜂蜜生產(chǎn)的限制因素以及不利因素，實現(xiàn)蜂蜜生產(chǎn)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、機械化、智能化，蜂蜜生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)提高3-4倍，解決了水果滯銷、儲運損失的問題。
沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
2025-05-19