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項目研究背景： 該工藝以廉價的 L-Cbz-蛋氨酸為原料， 經(jīng)內(nèi)酯化反應(yīng) 得到關(guān)鍵的中間體 N-Cbz-L- 高絲氨酸內(nèi)酯， 再與丙基溴反應(yīng)對羧基進行保 護得到羥基丁酸丙酯衍生物，然后 PBr3 作為鹵化試劑發(fā)生鹵化反應(yīng)，引 入溴離子離去基，含有離去基的側(cè)鏈與 N-羥基鄰苯二甲酰亞胺發(fā)生 N-烷 化反應(yīng)，引入 NH2-O 健，接著在濃鹽酸中脫去保護基并發(fā)生水解酞酰亞 胺反應(yīng)，得到含有

通過微生物育種和基因工程手段相結(jié)合，獲得了一株脯氨酸高產(chǎn)菌株黃色短桿菌。發(fā)酵培養(yǎng) 65~68 h， L-脯氨酸產(chǎn)量高達 100 g/L，葡萄糖得率為 45%左右。 關(guān)鍵技術(shù) (1)本研究以玉米漿為氮源，有效的降低了發(fā)酵成本； (2)以葡萄糖和味精為原料生產(chǎn) L-脯氨酸的高轉(zhuǎn)化率發(fā)酵，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)，具有經(jīng)濟競爭力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由 于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng) 域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸 非依賴型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產(chǎn)量，項目組采用無痕 基因編輯技術(shù)對菌株進行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝 通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項目組從發(fā)酵食品中分離得到，它能 夠從蔗糖出發(fā)合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對 γ-PGA 合成 相關(guān)的八個代謝通路進行改造包括：γ-PGA 降解相關(guān)途徑；細胞呼吸 鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細菌多糖合成途徑；次級小分 子代謝產(chǎn)物合成途徑；細胞自誘導(dǎo)因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以 及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優(yōu)基因工程菌株 NK-anti-rocG （敲除了 epsA-O 操縱子（負責(zé)胞外多糖合成），sac 操縱子（負責(zé)果 聚糖合成），lps（脂多糖合成相關(guān)），pta（乙酸合成相關(guān)），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達 anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達））γ-PGA 搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量從 3.8 g/L 提高到 11.04 g/L，較對照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產(chǎn)物純度也 從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補料分批發(fā)酵實驗得到 NK-anti-rocG 菌株產(chǎn)量可達 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。 項目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴型 γ-聚谷 氨酸合成菌株；發(fā)酵生產(chǎn)主要原料為蔗糖； 2. 補料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：20.3 g/L。 3. 授權(quán)專利號為：ZL200810053900.7 市場應(yīng)用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由 于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng) 域。本項目采用谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發(fā)酵菌種，以 蔗糖為原料發(fā)酵法生產(chǎn) γ-聚谷氨酸，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效 益。

項目簡介 作為一種主要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，賴氨酸側(cè)鏈乙酰化及乙酰賴氨酸側(cè)鏈去乙酰化 已在近年證明能有效地調(diào)節(jié)多個關(guān)鍵生命過程，并且也已證明是發(fā)展人類疾病藥物（特 別是癌癥）的新型生物靶點。本成果發(fā)展了兩個 Fmoc 保護的乙酰賴氨酸類似物（即 Fmoc硫乙酰賴氨酸和 Fmoc-甲磺酰賴氨酸）的有效制備方法及其成功應(yīng)用于基于 Fmoc 化學(xué)的 固相多肽合成。本課題組的前期工作已表明含有這兩個乙酰賴氨酸類似物的肽及肽類化 合物能作為發(fā)展下一代抗癌藥物的全新起點以及作為更近一步研究蛋白質(zhì)乙

用本方法制出的反芻動物飼料添加劑瘤胃保護性賴氨酸鹽酸鹽微膠囊包衣產(chǎn)品，可減少了賴氨酸在瘤胃中的降解，增加了小腸中賴氨酸的數(shù)量，克服了賴氨酸鹽酸鹽防潮性能差和存貯不便的缺點。本方法具有時間短、包衣效率高、制粒均勻等優(yōu)點。

成果描述：該產(chǎn)品可用作食品添加劑，特別是面食產(chǎn)品（面包類產(chǎn)品）發(fā)酵的中和劑，也可作為痛風(fēng)病人緩解痛風(fēng)病痛的藥劑，以前是用濕法合成，產(chǎn)率低、時間長、純度不高，我們現(xiàn)研究用微波“濕一固相”合成方法在10~30分鐘內(nèi)（視反應(yīng)物量多少）在微波加熱條件下快速合成得到所需的產(chǎn)品，產(chǎn)率高、純度也高、時間短，可大大提高生產(chǎn)率和降低成本。生產(chǎn)中無三廢排放屬清潔工藝。市場前景分析：1、可應(yīng)用于面包行業(yè)作為發(fā)酵產(chǎn)品的中和劑，以代替目前用的小蘇打，從而避免用小蘇打產(chǎn)生配料變稀的情況，而且可同引入甘氨酸同步制成營養(yǎng)型面包。 2、可中和血液中的尿酸，作為醫(yī)治痛風(fēng)病人病痛的藥劑。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：產(chǎn)率95%以上，純度95~98%以上。本產(chǎn)品過程中無三廢，主要消耗為能量（電能），而且本法比濕法可節(jié)約能量20~30%（主要是反應(yīng)條件不同，合成時間大大縮短，且產(chǎn)率提高）。

L-甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于飼料業(yè)，是家禽飼料中首選的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是強肝解毒劑、促進發(fā)育劑，當(dāng)缺乏時會引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于營養(yǎng)補充與畜產(chǎn)飼料，由于甲硫氨酸容易被雞吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)殡u肉蛋白，在雞飼料中添加甲硫氨酸，可少耗飼料，并使雞肉生長健全。L-甲硫氨酸合成方法主要為化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法兩種。因化學(xué)合成法會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)甲硫氨酸越來越受到關(guān)注。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，以達 到“開源節(jié)流”，即增強 L-甲硫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-甲硫氨酸產(chǎn)率，目前中間菌株產(chǎn)率已達 21 mmol/L，具有重要的應(yīng)用前景。 

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。

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特的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性如良好的水溶性，超強的吸附性，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)價值。 微生物絮凝劑是繼無機絮凝劑和有機絮凝劑之后出現(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。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細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，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。在傳統(tǒng)的絮凝劑中，無機絮凝劑投加量大，效果不佳，還會把大量金屬離子帶入最終產(chǎn)物中，對環(huán)境造成危害；有機合成高分子絮凝劑生物難降解，殘留單體有毒，會對環(huán)境造成二次污染。而微生物絮凝劑最突出的特點是具有生物降解性，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

該產(chǎn)品可用作食品添加劑，特別是面食產(chǎn)品（面包類產(chǎn)品）發(fā)酵的中和劑，也可作為痛風(fēng)病人緩解痛風(fēng)病痛的藥劑，以前是用濕法合成，產(chǎn)率低、時間長、純度不高，我們現(xiàn)研究用微波“濕一固相”合成方法在10~30 分鐘內(nèi)（視反應(yīng)物量多少）在微波加熱條件下快速合成得到所需的產(chǎn)品，產(chǎn)率高、純度也高、時間短，可大大提高生產(chǎn)率和降低成本。生產(chǎn)中無三廢排放屬清潔工藝。