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主要由 D-谷氨酸和 L-谷氨酸通過酰胺鍵聚合而成。作為一種高分子聚合物，γ-聚谷氨酸具有一些獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性如良好的水溶性，超強(qiáng)的吸附性，能徹底被生物降解，無毒無害，可食用等。在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、化妝品，環(huán)保，合成纖維和涂膜等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，因此極具開發(fā)價(jià)值。 微生物絮凝劑是繼無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑之后出現(xiàn)的一種新型的、可自然降解的水處理劑，具有高效、無毒、無二次污染的特點(diǎn)。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外具有絮凝活性的代謝產(chǎn)物，一般由多糖、蛋白質(zhì)、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質(zhì)構(gòu)成，分子中含有多種官能團(tuán)，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。在傳統(tǒng)的絮凝劑中，無機(jī)絮凝劑投加量大，效果不佳，還會(huì)把大量金屬離子帶入最終產(chǎn)物中，對(duì)環(huán)境造成危害；有機(jī)合成高分子絮凝劑生物難降解，殘留單體有毒，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。而微生物絮凝劑最突出的特點(diǎn)是具有生物降解性，而且高效、無毒、易降解、無二次污染且用途廣泛，是環(huán)境友好型絮凝劑，因而引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介碳酸二苯酯（DPC）是一種毒性小、無污染的重要工程塑料中間體，可用于合成許多重要的有機(jī)化合物及高分子材料，如聚碳酸酯、對(duì)羥基苯甲酸甲酯、單異氰酸酯、二異氰酸酯等；還可作為聚酰胺和聚酯的增塑劑、溶劑和熱載體等。近年來，隨著對(duì)環(huán)境友好的以DPC和雙酚A為原料合成高品質(zhì)聚碳酸酯（PC）新工藝的開發(fā)，使DPC成為引人注目的化合物，世界范圍內(nèi)對(duì)DPC的需求也日益增大。采用苯酚氧化羰基化法合成碳酸二苯酯的主要原料為苯酚、CO和O2，較之目前工業(yè)上采用的光氣法，不僅可降低成本，而且在生產(chǎn)過程中原料及中間體無劇毒，不腐蝕設(shè)備，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。目前，針對(duì)苯酚氧化羰基化法合成DPC過程開發(fā)出了一種新型高效負(fù)載型催化劑PdCl2-Cu(OAc)2/HZSM-5，DPC收率達(dá)到40%。二、市場(chǎng)前景  隨著PC清潔生產(chǎn)技術(shù)在國際上推廣應(yīng)用，以及我國引進(jìn)技術(shù)自行開發(fā)的大型PC裝置的建成投產(chǎn)，DPC的市場(chǎng)需求量將迅速增加，使得清潔生產(chǎn)DPC的技術(shù)成為國內(nèi)外化學(xué)化工界關(guān)注和研究開發(fā)的熱點(diǎn)之一。目前生產(chǎn)DPC的工業(yè)方法是以光氣和苯酚為原料，但是光氣的劇毒和強(qiáng)腐蝕性以及相當(dāng)數(shù)量的無機(jī)鹽的生成，使該法對(duì)生產(chǎn)安全、環(huán)境保護(hù)都十分不利，而且此法的生產(chǎn)規(guī)模小，成本較高，產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足電子信息等朝陽行業(yè)的要求，面臨著被淘汰的局面。苯酚氧化羰化法合成DPC為簡(jiǎn)單的一步反應(yīng)，此方法與其它方法相比，具有無污染、無有毒鹽生成的優(yōu)點(diǎn)。它不僅克服了光氣法存在的缺點(diǎn)，而且與酯交換法相比，原料為初級(jí)化工產(chǎn)品，可降低消耗成本。該方法工藝簡(jiǎn)單、流程短，具有廣闊的市場(chǎng)前景。三、合作方式尋求中試合作。

磷脂酶 D 是一種用于磷脂改性的工業(yè)化生產(chǎn)用酶，近年來研究較多且效果比較明顯的是通過微生物發(fā)酵的方法獲得磷脂酶 D。磷脂酶 D 主要用于兩個(gè)方面：一是從卵磷脂出發(fā)，通過磷酸基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，制備含量較少的磷脂化合物，如磷脂酰絲氨酸（PS）、磷脂酰肌醇（PI）等；二是通過轉(zhuǎn)移反應(yīng)合成新的磷脂衍生物，用在藥物學(xué)領(lǐng)域。磷脂酰絲氨酸是磷脂中的一種，天然含量稀少，但它是大腦中主要的酸性磷脂，能控制和調(diào)節(jié)細(xì)胞膜關(guān)鍵蛋白的功能狀態(tài)，提高腦細(xì)胞的活力，改善大腦功能、修復(fù)大腦損傷，成為“腦專一性營養(yǎng)物質(zhì)”。本項(xiàng)目通過菌種篩選獲得一株高產(chǎn)磷脂酶 D 的肉桂鏈霉菌菌株。通過發(fā)酵優(yōu)化，發(fā)酵酶活可達(dá)到 10U/mL 以上，可用于 PS、PI 的生產(chǎn)。 

本成果從一株高產(chǎn) L-異亮氨酸的 C. glutamicum 出發(fā)，運(yùn)用反向代謝工程策略對(duì)其代謝通路進(jìn)行理性重排，以期實(shí)現(xiàn) L-蘇氨酸高產(chǎn)，特別是近期，通過熱誘導(dǎo)丙酮酸羧化酶和蘇氨酸外排泵創(chuàng)蘇氨酸產(chǎn)率紀(jì)錄，開發(fā)了一種兩段式溫控發(fā)酵蘇氨酸的重組大腸桿菌和工藝，發(fā)酵罐蘇氨酸摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá) 103.28%。這套復(fù) 雜中心代謝途徑的自我調(diào)控維持了生產(chǎn)和生長的平衡。論文用實(shí)驗(yàn)室前期構(gòu)建的一株產(chǎn)蘇氨酸的重組大腸桿菌 TWF001 為宿主，首先編輯了涉及副產(chǎn)物有機(jī)酸合成、產(chǎn)物降解和轉(zhuǎn)運(yùn)的基因，并證實(shí)這一系列菌種在 37 度升至 42 度情況下的生長情況等同正常 37 度發(fā)酵；然后用一套大腸桿菌熱敏啟動(dòng)子去轉(zhuǎn)錄四環(huán)素啟動(dòng)子阻遏蛋白，四環(huán)素啟動(dòng)子后的報(bào)告基因 37 度表達(dá)，42 度不表達(dá)。 

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(xì)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(shí)產(chǎn)酶活力達(dá)到 2.17U/mL。采用卡拉膠等凝膠包埋固定化細(xì)胞反復(fù)分批轉(zhuǎn)化 10 次，酶活力不減。用固定化細(xì)胞固定床反應(yīng)器進(jìn)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(xì)胞生產(chǎn)能力 0.0108 g h-1 g -1。本技術(shù)的特點(diǎn)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(duì)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(xì)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(xì)胞可反復(fù)利用多次，或裝柱連續(xù)轉(zhuǎn)化。 

精氨酸脫亞胺酶（Arginine deiminase，EC 3.5.3.6，ADI）因其可以作為 精氨酸營養(yǎng)缺陷型腫瘤細(xì)胞（如：肝癌、黑素瘤）的靶向治療藥物而受到廣泛關(guān)注。目前，進(jìn)入癌癥臨床研究的僅有支原體來源的 ADI，處于臨床三期試驗(yàn)。本項(xiàng)目從自然界篩選到產(chǎn)精氨酸脫亞胺酶的變形假單胞菌，在大腸桿菌實(shí)現(xiàn) 了該酶的重組表達(dá)，采用該重組 ADI 進(jìn)行體外和小鼠體內(nèi)抗癌活性研究，對(duì)肝癌細(xì)胞人肝癌細(xì)胞系 HepG2 和小鼠肝癌細(xì)胞系 H22 有顯著抑制作用。基于簡(jiǎn)便靈敏的 96 孔板高通量篩選模型，篩選在體內(nèi)生理?xiàng)l件下具有較高酶活以及底物親和性的精氨酸脫亞胺酶突變株，采用隨機(jī)突變、定點(diǎn)突變等非理性和半理性的蛋白質(zhì)定向進(jìn)化手段，獲得了最適 pH 由 6.0 提高至 7.0，在生理中性條件下（pH 7.4）酶活力較野生型 ADI 提高了 33 倍以上的 ADI 突變株，比活力為 15－17 U/mg。該改造后的 ADI 的 PEG 化和小鼠實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。 

中試階段/n成果簡(jiǎn)介：目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減肥增效、節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。聚γ-谷氨酸（簡(jiǎn)稱“γ-PGA”）作為一種綠色生物大分子材料，不僅可使作物增產(chǎn)10-30％，節(jié)肥10-20％，還可提高作物品質(zhì)和作物抗病耐旱能力。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室率先在國際上開展了γ-PGA在農(nóng)作物栽培中的應(yīng)用，已申請(qǐng)γ-PGA發(fā)酵及γ-PGA在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用等5項(xiàng)中國發(fā)明專利，其中獲得3項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。三項(xiàng)相關(guān)課題鑒定成果分別于2007年，2008年，2009年通過湖北省科技廳組織的專家鑒定

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介二甘醇雙烯丙基碳酸酯(ADC)是一種重要的高分子單體，其共聚物通常稱為CR-39，具有高透光性和良好的物理機(jī)械性能，如重量輕、硬度高、抗沖擊、抗磨損、耐紅外、紫外和射線等性能，尤其它的耐腐蝕性高出普通有機(jī)玻璃30倍。優(yōu)良的光學(xué)和物理性能使CR-39在光學(xué)儀器和國防工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。目前， ADC的工業(yè)生產(chǎn)主要有采用光氣法，該工藝雖反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物少，后處理相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于光氣原料劇毒，且副產(chǎn)HCl腐蝕設(shè)備，安全和環(huán)保問題突出。本項(xiàng)目采用酯交換法代替光氣合成ADC，徹底解決了光氣法存在的問題。二、市場(chǎng)前景 二甘醇雙烯丙基碳酸酯(ADC)為生產(chǎn)折射率為1.499的樹脂鏡片單體，市場(chǎng)前景廣闊。三、規(guī)模與投資  主要原料為：二甘醇、烯丙醇、碳酸二甲酯。四、生產(chǎn)設(shè)備  反應(yīng)釜、精餾塔等。五、合作方式尋求中試放大伙伴。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：趙新強(qiáng)聯(lián)系電話： 022-60202427

1 成果簡(jiǎn)介碳酸鈣作為一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，具有原料豐富、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，廣泛用于橡膠、塑料、涂料、造紙、油墨、食品、醫(yī)藥、飼料等工業(yè)部門。其中塑料、橡膠行業(yè)的碳酸鈣消費(fèi)量為 65%，造紙、涂料各占 15%和 10%，其它行業(yè)占 10%。 碳酸鈣在橡膠、塑料等行業(yè)中的作用與其粒徑有關(guān)，粒徑在 1~3μm 的沉淀碳酸鈣僅作為填充劑起增容作用，粒徑在 0.01~0.1μm 之間的納米碳酸鈣具有補(bǔ)強(qiáng)、增韌的作用。 我國目前有輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)一百多家，總生產(chǎn)能力近 500 萬噸，但工藝落后，品種單一，基本上采用簡(jiǎn)易的的間歇鼓泡式炭化工藝，產(chǎn)品大多為售價(jià)低廉（ 400~500 元/噸）的大粒徑（ 2~5 微米）紡錘形產(chǎn)品（ 圖 1），而附加值較高（售價(jià) 3000~6000 元/噸）、市場(chǎng)需求增長較快的粒徑小于 100 納米的納米碳酸鈣產(chǎn)量甚微，僅占輕質(zhì)碳酸鈣總產(chǎn)量的 2~5 %左右。我國近年也有利用國內(nèi)外技術(shù)進(jìn)行納米碳酸鈣生產(chǎn)的報(bào)道，但生產(chǎn)成本較高（ 1500~2000元/噸），且大多需 5 千萬以上的巨額投資，中小企業(yè)難以適應(yīng)。  圖 1 普通紡錘型碳酸鈣 (2-3 微米)                        圖 2 納米球型碳酸鈣（ 50-60 nm）2 應(yīng)用說明清華大學(xué)經(jīng)過多年的潛心研究，現(xiàn)已開發(fā)出一套嶄新的納米碳酸鈣制備工藝和設(shè)備，通過加入特定的添加劑，在自行研制的高效傳熱傳質(zhì)碳化釜中進(jìn)行反應(yīng)，即可制得粒徑為40~100 納米的球型碳酸鈣（ 圖 2）。本技術(shù)采用的添加劑價(jià)廉易得，所需設(shè)備大多為常規(guī)化工定型設(shè)備，易于為廣大的中小企業(yè)采用。目前已在河北、江西建成年產(chǎn) 5000~10000 噸納米碳酸鈣的生產(chǎn)廠。采用本工藝的生產(chǎn)成本僅為 1000 元/噸左右。3 效益分析按年產(chǎn) 10000 噸，每噸保守價(jià) 1500 元計(jì)算， 年創(chuàng)產(chǎn)值（萬元）： 10000′1500?10000=1500，年創(chuàng)利稅（萬元）： 10000′（ 1500-1000） ?10000=500。4 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)。 開發(fā)年產(chǎn) 10000 噸規(guī)模，技術(shù)轉(zhuǎn)讓（專利使用）費(fèi)： 150 萬， 碳化塔設(shè)計(jì)費(fèi)： 30 萬元， 核心設(shè)備（氣體分布器）設(shè)計(jì)及加工費(fèi)： 100 萬元， 碳化塔加工及配套設(shè)備：約 300~500 萬元， 其它常規(guī)設(shè)備費(fèi)（包括氣體凈化、活化、過濾、干燥、粉碎、分級(jí)）：約 500 萬元， 基建：約 200~400 萬元， 廠房面積：約 10000 平方米。

本項(xiàng)目首先借助比較蛋白組學(xué)研究技術(shù)，從細(xì)胞內(nèi)異亮氨酸合成及轉(zhuǎn)運(yùn)的整體網(wǎng)絡(luò)入手，揭示其中影響氨基酸胞外積累的若干關(guān)鍵蛋白質(zhì)，研究氨基酸合成及轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝調(diào)控、底物利用、細(xì)胞通透等相關(guān)蛋白質(zhì)的作用機(jī)制。然后采用系統(tǒng)生物學(xué)和代謝工程研究手段，利用啟動(dòng)子改造、基因共表達(dá)、酶定向進(jìn)化等技 術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)改造，以顯著提高乳糖發(fā)酵短桿菌支鏈氨基酸生產(chǎn)水平。比較蛋白組學(xué)分析將為支鏈氨基酸高產(chǎn)機(jī)理研究奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，乳糖發(fā)酵短桿菌代謝工程系統(tǒng)改造為工業(yè)化應(yīng)用提供有力技術(shù)支撐。 關(guān)鍵技術(shù) L-異亮氨酸是人體 8 種必需氨基酸之一，因其具特殊的結(jié)構(gòu)和功能，其用量逐年增長，目前國際上日本生產(chǎn) L-異亮氨酸且占?jí)艛嗟匚唬瑥S家有味之素、協(xié)和發(fā)酵和田邊制藥三家，均已發(fā)酵法生產(chǎn)，產(chǎn)率達(dá) 30-35 g/L，提取率 60-70%，我國的異亮氨酸研究起步晚，目前分批發(fā)酵大罐產(chǎn)酸率為 20-22g/L，總得率為 40- 50%，與日本相比較，我國的 L-異亮氨酸生產(chǎn)水平還很低下，主要是由于生產(chǎn)菌株絕大多數(shù)通過誘變選育獲得，少數(shù)菌株利用基因工程手段改造，但僅局限于少數(shù)合成酶基因，這嚴(yán)重制約了支鏈氨基酸產(chǎn)率的進(jìn)一步提高。本成果克服了行業(yè)內(nèi)的菌株瓶頸，并優(yōu)化獲得了工業(yè)發(fā)酵工藝。