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高等教育領(lǐng)域數(shù)字化綜合服務(wù)平臺
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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?，F(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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微生物發(fā)酵法生產(chǎn) α-酮戊二酸技術(shù)
一、成果簡介 α-酮戊二酸又稱α-膠酮酸（２-氧代戊二酸或α-羰基戊二酸），是三羧酸循環(huán)（TCA）中重要的 中間產(chǎn)物。α-酮戊二酸在生物體內(nèi)參與氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素的合成以及能量代謝，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、有機合成、化妝品、飼料等行業(yè)。在食品領(lǐng)域，α-酮戊二酸與精氨酸等氨基酸復(fù)配， 能快速幫助運動員補充能量，可用于開發(fā)功能飲料。在醫(yī)藥行業(yè)，服用α-酮戊二酸能減輕腎病患者
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
2021-04-14
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微生物定量風險評估及智能預(yù)警平臺開發(fā)
系統(tǒng)開展了單增李斯特菌、腸炎沙門氏菌、蠟樣芽胞桿菌、氣單胞菌等食源性致病菌的定量風險評估，完善了肉類中致病菌的定量暴露評估研究體系，開展了冷卻豬肉中氣單胞菌暴露評估的不確定性和變異性比較，明確了陰性樣品中致病菌分布對微生物定量風險評估的影響，完善了致病菌不同劑量效應(yīng)模型的構(gòu)建及優(yōu)化，完善了食源性致病菌之一的單增李斯特菌的競爭建模、定量風險評估及風險管理等。基于以上開發(fā)整合設(shè)計了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的食品安全風險預(yù)警軟件，開發(fā)設(shè)計了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“食品安全風險預(yù)警軟件”，進一步以微軟 Excel 的加
上海理工大學(xué)
2021-01-12
微生物單細胞監(jiān)測平臺搭建及建模應(yīng)用
通過建立單細胞生長流動成像系統(tǒng)，探究銅綠假單胞菌單細胞生長規(guī)律，同時，采用多次模擬探究不同初始接菌量對銅綠假單胞菌群體細胞生長遲滯期的影響，進行單細胞水平建模（IbM），實現(xiàn)不同初始接菌量下銅綠假單胞菌群體細胞的隨機生長模擬，采用單細胞生長流動成像系統(tǒng)探究不同溫度驟變下銅綠假單胞菌的生長規(guī)律
上海理工大學(xué)
2021-01-12
預(yù)測微生物學(xué)建模技術(shù)及應(yīng)用
以肉類食品為主要基質(zhì)，構(gòu)建了單增李斯特菌、腸炎沙門氏菌、副溶血性弧菌、金黃色葡萄球菌、氣單胞菌、生孢梭菌等主要致病菌或條件致病菌或研究替代菌的生長、殘存、失活、損傷、修復(fù)等狀態(tài)以及低溫、酸化、滲透壓、氣調(diào)包裝等環(huán)境條件下的動力學(xué)和概率模型，特別是通過生長模型探討了在貨架期預(yù)測方面的應(yīng)用可能性，設(shè)計了電子 TTI 結(jié)構(gòu)模式，并對冷凍損傷型的氣單胞菌建立了適用的失活模型，初步探討其冷凍損傷和修復(fù)機制，另外完善了兩菌競爭拮抗建模理論（單增李斯特菌與植物乳桿菌、腸炎沙門氏菌與銅綠假單胞菌），構(gòu)建了新型防腐劑
上海理工大學(xué)
2021-01-12
針對小麥的微生物肥料的研發(fā)
懸賞金額：50萬元
發(fā)榜企業(yè)：廣東希諾偉達生物科技有限公司
支柱產(chǎn)業(yè)集群：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與食品產(chǎn)業(yè)集群
需求領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)生態(tài)
技術(shù)關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)生態(tài)，微生物
廣東希諾偉達生物科技有限公司
2021-10-29
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基于微生物調(diào)控的水體原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)
氮、磷過度排放導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化成為全球水環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)之一，特別是由此引發(fā)的藍藻爆發(fā)、水體生態(tài)功能喪失及飲用水資源危機成為各國政府亟待解決的關(guān)鍵問題。如何實現(xiàn)氮磷營養(yǎng)鹽的合理分配和調(diào)控，成為防止水體富營養(yǎng)化和構(gòu)建完善的水體生態(tài)系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。
微生物活化設(shè)備照片
同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院柴曉利教授團隊研發(fā)的水體微生物活化技術(shù)，突破了傳統(tǒng)旁通水處理工藝、水生動植物修復(fù)技術(shù)的不足，通過激活土著優(yōu)勢菌種，使之快速增殖，打破原有水體微生態(tài)平衡，用水體本身容積代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限生物反應(yīng)器，大大增加微生物的增殖空間，充分發(fā)揮微生物對污染物的削減能力，改善生態(tài)系統(tǒng)賴以生存的透明度、營養(yǎng)鹽等不利條件，重組、完善水體微生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)水體自凈能力，最終脫離人工干預(yù)回歸自然，具有重要的實際應(yīng)用意義。
基于微生物調(diào)控的水體原位修復(fù)技術(shù)解決了地表水環(huán)境輕度污染水體（富營養(yǎng)化）治理的技術(shù)瓶頸，引領(lǐng)了低污染負荷飲用水水源地氮素污染控制技術(shù)的發(fā)展方向，具有重要的社會環(huán)境效益。目前該技術(shù)已經(jīng)獲得相關(guān)授權(quán)專利11項，在全國十幾個省市30多個水生態(tài)修復(fù)工程項目中得到了推廣應(yīng)用，累積項目合同額超過3億元。
同濟大學(xué)
2021-04-11
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手性氨基酸的微生物高效生產(chǎn)方法
手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場規(guī)模也越來越大。本項目研發(fā)的手性氨基酸包含 L-2-氨基丁酸、D-蘇氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。2-氨基丁酸是一種非天然的氨基酸，是一種重要的化工原料，被用作為多種手性藥物合成中的重要中間體，包括抗結(jié)核藥物乙胺丁醇、布瓦西坦和抗癲癇藥物左乙拉西坦。D-蘇氨酸是天然氨基酸 L-蘇氨酸的光學(xué)異構(gòu)體，是一種非天然氨基酸。主要應(yīng)用于手性藥物、手性添加劑和手性助劑等領(lǐng)域，在制藥行業(yè)作為手性合成的手性源，主要用于生產(chǎn)新型光譜抗生素、D-蘇氨醇和多肽合成過程的蘇氨酸保護劑。L-天冬酰胺是常見的 20 種氨基酸之一，在食品、醫(yī)藥、化工合成、微生物培養(yǎng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。L-天冬酰胺可以作為添加劑用于清涼飲料,同時在腫瘤治療及蛋白質(zhì)糖基化中扮演重要角色。L-天冬酰胺常用于氨基酸輸液，以及具有降壓、平喘、抗消化性潰瘍、胃功能障礙等功能，并可用于治療心肌梗死、心肌代謝障礙、心力衰竭、心臟傳導(dǎo)阻滯、疲勞癥等。此外，L-天冬酰胺也是微生物培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)重要的添加劑。L-叔亮氨酸是一種非蛋白原的手性氨基酸, 由于叔丁基的空間位阻大, 叔亮氨酸的衍生物可在不對稱合成中作為誘導(dǎo)不對稱的模板。隨著不對稱合成的發(fā)展, 叔亮氨酸的應(yīng)用也非常廣泛。又由于占空間大的叔丁基鏈及其疏水性, 它在多肽的合成中能夠很好地控制分子構(gòu)象, 增加多肽的疏水性和受酶降解的穩(wěn)定性, 因此在藥物和生物應(yīng)用中正迅速地發(fā)展, 用于抗癌、抗艾滋病等藥物和生物抑制劑及肽等。
江南大學(xué)
2021-04-11
醬油發(fā)酵過程微生物代謝危害物控制技術(shù)
傳統(tǒng)發(fā)酵食品加工過程中生成的胺(氨)類物質(zhì)，如氨基甲酸乙酯（EC）、生物胺類等是影響發(fā)酵食品安全的重要因素。本成果在國內(nèi)外率先進行了微生物干預(yù)減少發(fā)酵食品中 EC 及其前體的系統(tǒng)研發(fā)。主要技術(shù)內(nèi)容包括： (1) 揭示了醬油發(fā)酵過程 EC 前體形成的微生物物質(zhì)代謝機制； (2) 采用高通量篩選方法獲得可在醬油發(fā)酵過程中顯著減少 EC 前體積累的菌株； (3) 采用非基因工程手段在工業(yè)規(guī)模將醬油中 EC 含量降至低于 20 ppb，且對醬油主要理化指標和風味物質(zhì)未產(chǎn)生影響。
本成果已獲授權(quán)核心發(fā)明專利 11 項，形成了包括利用 EC 或其前體菌株的篩 選與選育、微生物干預(yù)控制醬油中氨(胺)類有害物的專利群，發(fā)表論文 29 篇。 本技術(shù)對于解決基于混菌發(fā)酵過程的傳統(tǒng)發(fā)酵食品安全性的提升，具有普適性意 義和推廣前景；對于引領(lǐng)生物技術(shù)在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的應(yīng)用、提升傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平、實現(xiàn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級和可持續(xù)發(fā)展，具有重大 的科學(xué)意義和工業(yè)應(yīng)用價值。
江南大學(xué)
2021-04-11
L-蘇氨酸的微生物高效生產(chǎn)方法
L-蘇氨酸在食品、飼料、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域的用量呈長期穩(wěn)定增長趨勢，尤其在飼料添加劑中增長最為迅速。以添加了 L-蘇氨酸的低蛋白配方飼料作為家禽日糧，不但可以緩解天然蛋白的匱乏，減少動物氨的排放，還能提高家禽的生產(chǎn)性能。而在醫(yī)藥領(lǐng)域，L-蘇氨酸除了用于氨基酸輸液之外，隨著人類保健意識的提高，各類氨基酸保健飲品涌現(xiàn)市場，L-蘇氨酸是必不可少的配方成分。L-蘇氨酸有望取代色氨酸，成為繼賴氨酸和甲硫氨酸之后第三大發(fā)展最迅速的氨基酸。因此 L-蘇氨酸產(chǎn)業(yè)迫切需要提高產(chǎn)量，降低成本，以滿足市場需求。本實驗室以谷氨酸棒狀桿菌為出發(fā)菌株，通過代謝工程技術(shù)手段進行基因敲除和敲入，對關(guān)鍵基因進行了測序、蛋白結(jié)構(gòu)解析及定向改造，以達到“開源節(jié)流”，即增強 L-蘇氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高L-蘇氨酸產(chǎn)率近 20 倍，具有較好的應(yīng)用前景。
江南大學(xué)
2021-04-11