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綠藻資源的生物轉化關鍵技術研發及產業化應用
項目成果/簡介:以我市豐富的綠藻生物質資源（滸苔、石莼）為主要研究對象，針對藻體胞壁特性、多糖結構、理化質構特性及生物活性進行系統研究，探索出一系列具有自主知識產權的綠藻生物工程技術，攻克了海藻溫和高效轉化關鍵技術，率先實現綠藻綜合利用及其產品的成果轉化與產業化推廣，實現生物乙醇、精準生物肥、綠藻多糖等農用制品的規模化生產，經濟效益顯著。系統性闡明了綠藻糖鏈分子結構、理化性質、生物學功能及其空間定量構效關系，首次構建綠藻多糖工具酶系并明晰酶多位點催化與調控機制。創新性建立了綠藻資源的生物轉化關鍵技術，突破了藻體溫和破壁液化與高效提取轉化技術瓶頸，開發了具有自主知識產權菌株的綠藻工具酶的液體高通量發酵與規模化制備技術。構建基于計算機在線智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精準制備技術、人工智能神經網絡下的糖鏈構效實時預測系統、穩定性葉綠素制取以及非酸溫和預處理乙醇轉化技術，開拓了綠藻資源高值化綜合利用的新領域。項目階段:工業化生產階段效益分析:滸苔（Enteromorpha prolifera）和石莼（Ulva lactuca）是我國黃海、東海最主要的綠藻資源，同屬于綠藻綱、石莼目，具有良好食用和藥用價值，（本草綱目、臨海異物志等），在我國東南沿海養殖量均在10萬噸以上。我國黃海海域自07年以來連續10年暴發綠潮滸苔，生物量高達1000萬噸每年。將這類大型生物質資源合理利用并高值轉化，不僅有助于環境保護，而且會帶來顯著的經濟效益。項目開發產品包括綠藻多糖工具酶、硫酸鼠李低聚糖、穩定性葉綠素、農用精準生物肥、功能性飼料添加劑、新型植物病害生物防治等生物制品。在農用制品領域實現綠藻精深加工的成果轉化與產業化推廣，開拓了我國海藻利用范圍，提升產業整體技術水平，市場預期前景廣闊。知識產權類型:發明專利 、 軟件著作權知識產權編號:ZL2012102016043 ZL201410298678.2 ZL2013102784589 ZL2012101066863技術成熟度:通過中試技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無
中國海洋大學
2021-04-11
微生物細胞代謝流在線檢測與 計算分析高級發酵罐
本產品和技術依據細胞代謝流在線檢測與計算分析原理，配置上除常規的溫度、攪拌轉 速、消泡、pH、溶解氧濃度 (DO) 等測量控制以外，還增添了發酵液真實體積、高精度補料量 (如基質、前體、油、酸堿物) 測量與控制，高精度通氣流量與罐壓電信號測量與控制，并與尾 氣CO2和O2分析儀或質譜儀連接。可精確得到發酵過程計算機參數優化與放大所必需的包括 各種代謝流特征或工程特征的間接參數，如攝氧率 (OUR) 、二氧化碳釋放率 (CER) 、呼吸商 (RQ) 、體積氧傳遞系數 (KLa) 、比生長速率 (μ) 等。廣泛應用于生物制藥 (傳統生物制藥和現 代基因工程制藥) 、食品輕工發酵、農業生物 (微生物飼料、微生物農藥、微生物肥料和動物 疫苗) 、新興生物能源和石化環保等行業工業化工程項目的系統設計和全面技術實施。帶動了 多個行業技術進步。
華東理工大學
2021-04-11
可生物降解聚丁二酸丁二醇酯的制備技術
目前使用的一次性聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，在自然界中很難降解，已造成了嚴重的白色污染。因此，合成在自然環境中能夠降解的聚合物材料，已經成為當前研究的熱點之一。 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的熔點為113℃，性能介于聚乙烯、聚丙烯之間。目前高分子量PBS的制備主要采用直接縮聚法，需要很高的真空度（0.2mmHg以下），在工業化中存在較大困難，對設備要求高。本技術建立了一種縮聚-擴鏈法，先以丁二酸與丁二醇進行熔融縮聚，制備特性粘度在0.5以下的PBS預聚體，再經擴鏈，獲得特性粘度在0.7～1.0dL/g之間的PBS。這種方法原料配比較易控制，所需設備較為簡單，不需要太高的真空度，便于工業化推廣。技術指標PBS外觀：無色或淡黃色固體；特性粘度：0.7～1.0 dL/g；熔點：112～115℃。可用做生物降解地膜、食品包裝材料，汽水、可樂、洗發水瓶，以及紙質食品包裝盒的可降解涂層，可降解熱溶膠等。本技術所得的產品與日本Showa Highpolymer公司的BIONOLLE產品（PBS）相當，性能相近，且在擴鏈劑方面有創新。所得產品應用范圍廣泛，技術具有非常廣闊的應用和市場前景。 所需設備如下： 1、聚酯反應釜：能夠加熱至220℃，承受1mmHg的負壓； 2、真空系統：從常壓到1mmHg負壓可調； 3、直接造粒系統：能夠進行聚合物的熔融切片、造粒。 本技術具有顯顯著的經濟效益和社會效益。
北京化工大學
2021-02-01
工業污泥制生物燃氣關鍵技術裝備與產業化示范
項目背景是北京市燃氣緊缺，日缺口最多達800萬立方米；北京市大力推廣市政天然氣管網入村工程；污水處理產生的大量污泥造成了嚴重的環境污染；北京2014年工業污泥產量超過100萬噸；污泥是城市水處理廠的伴隨產物，隨著社會文明的進步以及環保水平的提高，污水處理能力和處理量也在逐年增長, ,污泥的處理處置問題已成為世界性的課題。 目前國內污泥的處理處置率很低,主要是填埋和農用,也有一部分進行焚燒處理,而這些處理方式均會導致不同程度的二次污染問題。污泥熱解技術具有可回收能源 和有用物質、技術不復雜、氣體能源產品可不需要儲存、對不同的物料成分可以靈活運行等優點。 項目創新點在于太陽能干燥技術實現污泥干燥和減量化，有低能耗、綠色環保的優勢。污泥熱解-氣化工藝及關鍵設備循環流化床均系自主開發，具有自主知識產權，可實現污泥所蘊含的化學能高效轉化為生物燃氣。污泥熱解-氣化工藝主要產品系生物燃氣，聯產灰分和中壓蒸汽。污泥熱解-氣化工藝實現污泥中灰分無害化利用制建材并回收重金屬。污泥熱解-氣化工藝實現廢物零排放，原子經濟性高。 本技術使用固定床反應器,以制備氣體燃料為目的,對城市污水處理廠的污泥進行了熱解資源化研究。以污泥為原料進行了熱解工藝開發,考察不同反應條件對熱解效果的影響。得出在合適的操作條件下,污泥熱解制備氣體燃料最佳的反應條件。此時,氣體產率達35%,所得氣體中可燃組分H2、CH4和CO的總含量達到了60% ,產氣熱值為8039.77kJ/m3。對500℃時生成的焦油進行了成分分析,發現焦油中N和O含量較高,若用于燃燒可能會產生較多的二次污染物。 分別用干污泥和濕污泥與生物質混合,進行共熱解技術開發。結果發現,當干污泥中摻混50%時,能有效提高污泥熱解的氣體產率。濕污泥與生物質進行混合熱解時, 隨混合物中生物質比例的增加,溫度的增加,氣體產率、氣體熱值逐漸增加。對污泥熱解殘渣進行了水蒸氣氣化反應。分別改變溫度、固相停留時間、水蒸氣流量和 催化劑等條件,考察其對氣化結果的影響。得出污泥熱解殘渣水蒸氣氣化制取富氫燃氣的最佳條件。
北京化工大學
2021-02-01
生長因子類蛋白植物油體生物反應器研制
隨著新功能基因的分離,克隆以及各種農作物高效表達技術平臺的逐步建立,植物反應器的研究越來越深入.本實驗利用擬南芥(Arabidopsis thaliana)油體系統表達植物油體蛋白-角質細胞生長因子-2(Keratinocyte growth factor-2,KGF-2).首先人工合成植物密碼子偏好性的KGF-2基因,并通過PCR技術克隆了擬南芥油體蛋白Oleosin基因,構建由種子特異性啟動子驅動的,含有油體蛋白和KGF-2融合基因的植物油體特異表達載體;通過農桿菌介導法轉化野生型擬南芥,采用Basta篩選之后,獲得26株轉基因擬南芥.
吉林農業大學
2021-05-04
高活性固體酸催化高酸值油脂制備生物柴油的綠色合成工藝
成果描述：生物柴油是一種極具應用前景的生物質潔凈能源，世界各國都極其重視其發展，并在政策和稅收等方面給予了極大的扶持。由于需以精制后的動植物油為原料，其生產成本過高而導致生物柴油的推廣應用受阻。若以煎炸費油、地溝油等為原料制備生物柴油，則可以大大降低生產成本。但由于煎炸廢油、地溝油等原料的酸值很高，必須經過硫酸催化預酯化降低酸值后，才能采用傳統的堿催化酯交換方法制備生物柴油。這個工藝同時存在著硫酸對反應器的腐蝕、大量含酸廢水排放污染水環境、催化劑與產物分離困難、催化劑不可重復使用等弊端。采用非均相固體酸催化劑則可以克服這些問題，并且是一種綠色環保的工藝。 采用酸改性的固體酸催化劑，對高酸值棕櫚油酯化反應制備生物柴油表現出很好的催化活性。固體酸在醇油比9:1、催化劑用量7 wt%、65 oC條件下，催化棕櫚油的甲酯化反應時間2 h，產物的甲酯含量和甲酯收率分別可達96.3%和93.2%。制備了有添加劑的SZMN型固體酸，對脂肪酸的酯化反應表現出高活性和高穩定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化劑用量10 wt.%、反應時間4h，油酸轉化率可達98.5%。最優反應條件下，SZMN固體酸在重復使用6次后認可保持約96%的油酸轉化率。市場前景分析：該項技術可應用于生物柴油生產企業，尤其適用于從低成本高酸值油脂原料（如煎炸廢油、地溝油、棕櫚油等）生產生物柴油。使用該項技術，可以降低用于處理含酸、堿廢水的成本，使生產過程更容易達到環評要求。與同類成果相比的優勢分析：催化劑活性評價： 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應時間2~4h，脂肪酸轉化率 > 90 %。 催化劑穩定性評價： 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應時間2~4h，重復使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸轉化率。 生物柴油產品評價： 產品酸值 < 1 mgKOH/g。
四川大學
2021-04-10
一種改進的海洋泥樣微生物總DNA提取方法
本技術方法提取的DNA質量 高，產率達0.4ug DNA/g濕土，適 合進一步純化以構建宏基因組文 庫。
中山大學
2021-04-10
無金屬催化劑的單室微生物燃料電池
本發明涉及一種燃料電池,旨在提供一種無金屬催化劑的單室微生物燃料電池。該電池包括電池殼體、陰極、陽極,其電解液為充裝于電池殼體內的含有有機物的水,所述陽極為由鈦絲和活性炭纖維纏繞制成的鈦芯碳纖維刷;所述陰極為兩面分別涂覆了擴散層和催化層的碳布或不銹鋼網,擴散層與空氣接觸,催化層與電解液接觸。本發明的陰極由多層擴散層和催化層構成,降低水的蒸發流失,提高了電極的穩定性。陰極一側直接面對空氣,氧氣直接擴散到達陰極催化表面,無需外加供氣裝置和動力,大大降低了運行成本和穩定性。陰極催化材料是來源廣泛、價格低廉的活性炭,不含任何金屬催化劑,大大降低構造成本。具有結構簡單、成本低、易于擴大化的特點。
浙江大學
2021-04-11
大豆生物加工與高值化利用關鍵技術與產業化
我國是世界上最大的植物油料加工和消費國，總量近 1.5 億噸，在國家食品安全體系中舉足輕重。植物油料加工長期以來以壓榨法和浸出法制油、堿溶酸沉制蛋白、化學精煉油脂為技術主線，普遍存在：1）加工條件劇烈、能耗高、溶劑殘留、環境污染；2）蛋白功能性差、組分高值化利用率低；3）生物精煉連續性差、附加值低等共性關鍵問題。本項目在國家自然科學基金重點項目、國家“863 計劃”、國家科技支撐計劃等重大項目支持下，歷經 13 年持續攻關，以現代生物技術為手段，突破植物油料生物解離關鍵技術為核心、組合發明生物解離產物及油脂的高值化利用成套技術，形成了植物油料全產業鏈新一代加工技術體系。
項目已獲授權發明專利 45 件，申請國際專利（PCT）3 件，出版著作 10 部，發表相關論文 205 篇（SCI/EI106 篇），主持制定或參與國家、行業標準 10 項。項目已獲中國輕工業聯合會技術發明一等獎、中國發明協會發明創業成果一等獎、黑龍江省技術發明一等獎、中國食品科學技術學會技術發明一等獎等省部級以上科技獎勵 14 項。
項目技術主要用于生產有機大豆油脂、大豆蛋白肽以及大豆膳食纖維等產品，項目目前已通過中試實驗。項目計劃投資預計 2 億元，建設規模為加工原料豆 20000 噸/年，項目達產后預計年銷售額為 3.6 億元人民幣。通過該項目的實施，將打破了國外在高端油脂和蛋白產品生產上的技術壟斷，增強了企業的核心競爭力。
東北農業大學
2021-05-10
綠藻資源的生物轉化關鍵技術研發及產業化應用
以我市豐富的綠藻生物質資源（滸苔、石莼）為主要研究對象，針對藻體胞壁特性、多糖結構、理化質構特性及生物活性進行系統研究，探索出一系列具有自主知識產權的綠藻生物工程技術，攻克了海藻溫和高效轉化關鍵技術，率先實現綠藻綜合利用及其產品的成果轉化與產業化推廣，實現生物乙醇、精準生物肥、綠藻多糖等農用制品的規模化生產，經濟效益顯著。
系統性闡明了綠藻糖鏈分子結構、理化性質、生物學功能及其空間定量構效關系，首次構建綠藻多糖工具酶系并明晰酶多位點催化與調控機制。
創新性建立了綠藻資源的生物轉化關鍵技術，突破了藻體溫和破壁液化與高效提取轉化技術瓶頸，開發了具有自主知識產權菌株的綠藻工具酶的液體高通量發酵與規模化制備技術。
構建基于計算機在線智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精準制備技術、人工智能神經網絡下的糖鏈構效實時預測系統、穩定性葉綠素制取以及非酸溫和預處理乙醇轉化技術，開拓了綠藻資源高值化綜合利用的新領域。
中國海洋大學
2021-05-09