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聚-γ-谷氨酸發酵生產及其在農業中的應用
中試階段/n成果簡介：目前，農業生產減肥增效、節能降耗、減少環境污染是人們關注的熱點。聚γ-谷氨酸（簡稱“γ-PGA”）作為一種綠色生物大分子材料，不僅可使作物增產10-30％，節肥10-20％，還可提高作物品質和作物抗病耐旱能力。華中農業大學農業微生物學國家重點實驗室率先在國際上開展了γ-PGA在農作物栽培中的應用，已申請γ-PGA發酵及γ-PGA在農業領域的應用等5項中國發明專利，其中獲得3項發明專利授權。三項相關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
華中農業大學
2021-01-12
蘇氨酸工業生產菌代謝工程系統改造
本成果從一株高產 L-異亮氨酸的 C. glutamicum 出發，運用反向代謝工程策略對其代謝通路進行理性重排，以期實現 L-蘇氨酸高產，特別是近期，通過熱誘導丙酮酸羧化酶和蘇氨酸外排泵創蘇氨酸產率紀錄，開發了一種兩段式溫控發酵蘇氨酸的重組大腸桿菌和工藝，發酵罐蘇氨酸摩爾轉化率達 103.28%。這套復雜中心代謝途徑的自我調控維持了生產和生長的平衡。論文用實驗室前期構建的一株產蘇氨酸的重組大腸桿菌 TWF001 為宿主，首先編輯了涉及副產物有機酸合成、產物降解和轉運的基因，并證實這一系列菌種在 37 度升至 42 度情況下的生長情況等同正常 37 度發酵；然后用一套大腸桿菌熱敏啟動子去轉錄四環素啟動子阻遏蛋白，四環素啟動子后的報告基因 37 度表達，42 度不表達。
江南大學
2021-04-11
磷脂酶 D 及磷脂酰絲氨酸的生物制備
磷脂酶 D 是一種用于磷脂改性的工業化生產用酶，近年來研究較多且效果比較明顯的是通過微生物發酵的方法獲得磷脂酶 D。磷脂酶 D 主要用于兩個方面：一是從卵磷脂出發，通過磷酸基轉移反應，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；二是通過轉移反應合成新的磷脂衍生物，用在藥物學領域。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，能控制和調節細胞膜關鍵蛋白的功能狀態，提高腦細胞的活力，改善大腦功能、修復大腦損傷，成為“腦專一性營養物質”。本項目通過菌種篩選獲得一株高產磷脂酶 D 的肉桂鏈霉菌菌株。通過發酵優化，發酵酶活可達到 10U/mL 以上，可用于 PS、PI 的生產。
江南大學
2021-04-11
抗肝癌、黑素瘤藥物－重組精氨酸脫亞胺酶的制備
精氨酸脫亞胺酶（Arginine deiminase，EC 3.5.3.6，ADI）因其可以作為 精氨酸營養缺陷型腫瘤細胞（如：肝癌、黑素瘤）的靶向治療藥物而受到廣泛關注。目前，進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。本項目從自然界篩選到產精氨酸脫亞胺酶的變形假單胞菌，在大腸桿菌實現 了該酶的重組表達，采用該重組 ADI 進行體外和小鼠體內抗癌活性研究，對肝癌細胞人肝癌細胞系 HepG2 和小鼠肝癌細胞系 H22 有顯著抑制作用。基于簡便靈敏的 96 孔板高通量篩選模型，篩選在體內生理條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，采用隨機突變、定點突變等非理性和半理性的蛋白質定向進化手段，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 化和小鼠實驗正在進行中。
江南大學
2021-04-11
微生物轉化制造 L-瓜氨酸的方法
利用自主篩選、鑒定和保藏的一株產精氨酸脫亞氨基酶（ADI）的惡臭假單胞菌 CGMCC1347，通過發酵培養其微生物細胞，用于轉化精氨酸生成 L-瓜氨酸，用 5L 發酵罐發酵 20 小時產酶活力達到 2.17U/mL。采用卡拉膠等凝膠包埋固定化細胞反復分批轉化 10 次，酶活力不減。用固定化細胞固定床反應器進行連續轉化，連續 30 天以上，連續 30 天 mol 轉化率穩定在 90-99％，30 天平均稀釋速率 D=0.0735 h-1，固定床反應器生產效率平均 6.34 g L-1 h-1，固定化細胞生產能力 0.0108 g h-1 g -1。本技術的特點是高產精氨酸脫亞氨基酶（ADI）的惡臭假單胞菌菌株能高效轉化精氨酸生成 L-瓜氨酸，對底物總摩爾轉化率高，轉化后的產物純度高，作為生物催化劑的微生物細胞易于培養且安全無毒，生物轉化反應條件溫和，環境友好。固定化細胞可反復利用多次，或裝柱連續轉化。
江南大學
2021-04-11
甘氨酸螯合鐵的制備關鍵技術及產品開發
成果描述：甘氨酸螯合鐵是一種新型的鐵強化劑，具有穩定性適中，吸收率高，生物效價高，雙重營養，安全性高等特點。但是目前我國對氨基酸螯合鐵的研究不深入，合成、檢測技術不成熟。國內用于營養素補充劑的螯合鐵一般是從國外進口，成本高，并且無法獲得國外生產廠家的合成及檢測技術，給生產、加工、貯藏過程中產品的質量控制帶來了許多困難。我們研究了甘氨酸螯合鐵的合成工藝。通過單因素和正交實驗，以產物的重量，產物中鐵和亞鐵含量，鐵和亞鐵的得率為指標，確定了下面合成條件適宜值：配位比（甘氨酸:：鐵），反應物濃度、反應溶液，pH值，反應溫度，反應時間，乙醇用量倍，抗氧化劑（鐵粉）用量。我們對用最優工藝制備出的產物進行了分析，并與SKP, CMC, Albion, 地奧四家公司的甘氨酸螯合鐵商品進行了對比，結果顯示，自制的甘氨酸螯合鐵的總鐵含量和亞鐵含量基本達到商品氨基酸螯合鐵的水平，達到了功能性食品添加劑原料的標準。市場前景分析：保健食品市場。與同類成果相比的優勢分析：符合中國衛生部關于保健食品的原料要求，產品的衛生指標、理化指標、功效成分指標和安全性指標等均符合衛生部關于保健食品的相關要求。
四川大學
2021-04-10
聚谷氨酸的微生物合成及其應用研究
微生物合成的γ-聚谷氨酸為均聚氨基酸化合物，分子量在100－1000kDa之間，相當于500－5000個左右的谷氨酸單體，具有優良的成膜性、成纖維性、阻氧性、可塑性、粘結性和極其強的吸水性，從而在高分子材料工程中具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保溫、緩釋、助溶、粘結和強吸水等功能。作為一種生物材料，γ-PGA又具有生物可降解性好、可食、對人體和環境無毒害等優點，因而在食品、化妝品、醫藥、農業和水處理等領域具有廣泛的應用前景。南開大學專利技術：一種提高水溶性高聚物發酵產率的方法（公開號： CN1
南開大學
2021-04-14
異亮氨酸工業生產菌代謝工程系統改造
本項目首先借助比較蛋白組學研究技術，從細胞內異亮氨酸合成及轉運的整體網絡入手，揭示其中影響氨基酸胞外積累的若干關鍵蛋白質，研究氨基酸合成及轉運、代謝調控、底物利用、細胞通透等相關蛋白質的作用機制。然后采用系統生物學和代謝工程研究手段，利用啟動子改造、基因共表達、酶定向進化等技術進行系統改造，以顯著提高乳糖發酵短桿菌支鏈氨基酸生產水平。比較蛋白組學分析將為支鏈氨基酸高產機理研究奠定堅實理論基礎，乳糖發酵短桿菌代謝工程系統改造為工業化應用提供有力技術支撐。
關鍵技術
L-異亮氨酸是人體 8 種必需氨基酸之一，因其具特殊的結構和功能，其用量逐年增長，目前國際上日本生產 L-異亮氨酸且占壟斷地位，廠家有味之素、協和發酵和田邊制藥三家，均已發酵法生產，產率達 30-35 g/L，提取率 60-70%，我國的異亮氨酸研究起步晚，目前分批發酵大罐產酸率為 20-22g/L，總得率為 40- 50%，與日本相比較，我國的 L-異亮氨酸生產水平還很低下，主要是由于生產菌株絕大多數通過誘變選育獲得，少數菌株利用基因工程手段改造，但僅局限于少數合成酶基因，這嚴重制約了支鏈氨基酸產率的進一步提高。本成果克服了行業內的菌株瓶頸，并優化獲得了工業發酵工藝。
江南大學
2021-04-11
西北農林科技大學植物保護學院植物免疫研究團隊揭示條銹菌富含甘氨酸/絲氨酸效應子抑制植物免疫反應的分子機理
該研究鑒定到一個新的小麥條銹菌富含甘氨酸/絲氨酸效應子PstGSRE4，揭示其通過靶向小麥抗病相關蛋白銅鋅超氧化物歧化酶TaCZSOD2抑制植物免疫的分子機理。
西北農林科技大學
2022-10-13
環保型水處理劑聚天冬氨酸（PASP）的研制
目前國內外工業用水處理中對金屬材料設備結垢和腐蝕的緩蝕劑和阻垢劑，大部分系含磷（或膦）的藥劑，由于排放后對周圍水體易引起富營養化。國內外排放水總磷要求小于1mg/L，在這一背景下急需研發不含磷（或膦）的水處理劑。而聚天冬氨酸PASP就是近年來國內外公認的符合環保要求的綠色水處理劑。本項目合成制備采用的原料全部為國產的環保型原料,和國內外其他制備方法不同，采用了單體本體熱聚合的一步反應工藝技術，具有創新性，該工藝具有反應時間短，不涉及投加其他化學品等優點，產品不僅可應用于工業水如工業冷卻水的阻垢和防腐蝕，由于抑制水垢和腐蝕可提高傳熱效率并防止跑冒滴漏而取得顯著的節能減排效果，經拓展研究后發現應用于農作物，先后對蔬菜類，如青菜、花菜，瓜果類，如西瓜、甜瓜，以及糧油作物等均可取得以下三方面的增效作用：1）促進農作物營養的吸收而提高農作物的產量，不同作物品種可提高5%-15%左右。2）改善了作物的品質，如西瓜的甜度可由原先的10-12%提高到15-16%。3）對肥料起到增效作用，可減少化肥的用量，有利于改善土壤和環境。
華東理工大學
2021-04-11