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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-蘇氨酸的光學異構體，是一種非天然氨基酸。主要應用于手性藥物、手性添加劑和手性助劑等領域，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)等領域廣泛應用。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不對稱的模板。隨著不對稱合成的發(fā)展, 叔亮氨酸的應用也非常廣泛。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
2021-04-11
L-甲硫氨酸的微生物高效生產(chǎn)方法
L-甲硫氨酸廣泛應用于飼料業(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，當缺乏時會引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應用于營養(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合成法和微生物發(fā)酵法兩種。因化學合成法會產(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，具有重要的應用前景。
江南大學
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，通過代謝工程技術手段進行基因敲除和敲入，對關鍵基因進行了測序、蛋白結(jié)構解析及定向改造，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，具有較好的應用前景。
江南大學
2021-04-11
醬油發(fā)酵過程微生物代謝危害物控制技術
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減少發(fā)酵食品中 EC 及其前體的系統(tǒng)研發(fā)。主要技術內(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；對于引領生物技術在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的應用、提升傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)企業(yè)的技術水平、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 的科學意義和工業(yè)應用價值。
江南大學
2021-04-11
業(yè)大學.jpg){kind=logo}
一種海洋微生物原位富集裝置
本發(fā)明公開了一種海洋微生物原位富集裝置，包括：開式培養(yǎng)艙、閉式培養(yǎng)艙、環(huán)境監(jiān)測傳感器。開式培養(yǎng)艙包括開式艙體和上蓋，上蓋能夠在驅(qū)動裝置帶動下垂直向上開啟，以打開開式艙體；閉式培養(yǎng)艙包括閉式艙體，所述閉式艙體上設置有進水口和出水口，閉式艙體內(nèi)設置有蠕動泵，實現(xiàn)閉式艙體內(nèi)與外部海水交換；環(huán)境監(jiān)測傳感器設置有三組，分別位于所述開式培養(yǎng)艙內(nèi)、閉式培養(yǎng)艙內(nèi)以及外部環(huán)境中，用于檢測環(huán)境的PH值、溶解氧、濁度、甲烷等環(huán)境參數(shù)。本發(fā)明實現(xiàn)了在海洋原位對微生物進行富集，使微生物富集過程中的環(huán)境與微生物生長的環(huán)境相同，提高了微生物的生存適應性，避免因環(huán)境的改變造成微生物的死亡或活性降低。
青島農(nóng)業(yè)大學
2021-04-13
環(huán)境適應藥物紅景天苷的微生物合成
已有樣品/n首次實現(xiàn)利用葡萄糖為原料微生物高效合成紅景天苷，在30升發(fā)酵罐，發(fā)酵60h，紅景天苷產(chǎn)量可達10克/升，已初步建立了提取工藝。與化學合成法相比，微生物合成紅景天苷具有反應條件溫和、目標產(chǎn)物可以發(fā)酵大量生產(chǎn)的特點，紅景天苷主要存在于發(fā)酵液中，提取工藝簡單。紅景天苷微生物合成技術，與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，降低了生產(chǎn)成本和環(huán)境污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有很好的應用前景。從植物中提取的紅景天苷成本3萬元/公斤，化學合成紅景天苷成本1萬元/公斤。以目前的發(fā)酵水平10克/升計算，研究所技術生產(chǎn)的紅景天苷預
中國科學院大學
2021-01-12
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意義和應用價值。
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)藥等民生領域的應用。
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
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意義和應用價值。
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)藥等民生領域的應用。
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
2022-04-18
業(yè)大學.jpg){kind=logo}
微生物發(fā)酵法生產(chǎn) α-酮戊二酸技術
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，廣泛應用于食品、醫(yī)藥、有機合成、化妝品、飼料等行業(yè)。在食品領域，α-酮戊二酸與精氨酸等氨基酸復配， 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
2021-04-14
微生物定量風險評估及智能預警平臺開發(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模型的構建及優(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)整合設計了具有自主知識產(chǎn)權的食品安全風險預警軟件，開發(fā)設計了具有自主知識產(chǎn)權的“食品安全風險預警軟件”，進一步以微軟 Excel 的加
上海理工大學
2021-01-12