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手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場(chǎng)規(guī)模也越來越大。本項(xiàng)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(hù)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(shí)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(dòng)物細(xì)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(duì)稱合成中作為誘導(dǎo)不對(duì)稱的模板。隨著不對(duì)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。

葡萄糖二酸是一種重要的化合物，在醫(yī)療和工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。目前生產(chǎn)葡萄糖二酸的方法主要以化學(xué)法-葡萄糖化學(xué)氧化法為主，但該方法具有選擇性低、成本高、得率低、要高溫及產(chǎn)生大量氧化反應(yīng)副產(chǎn)物不利于后續(xù)葡萄糖二酸的分離等局限性。目前生物法合成葡萄糖二酸主要是在大腸桿菌中進(jìn)行的，但在大腸桿菌中異源合成葡萄糖二酸被許多因素限制。釀酒酵母因具有耐酸能力強(qiáng)、耐低溫、可低 pH 發(fā)酵、沒有噬菌體感染、適合大規(guī)模發(fā)酵、易分離和高抗逆性等特點(diǎn)，已被廣泛用于產(chǎn)有機(jī)酸的研究，因此釀酒酵母比大腸桿菌更適合葡萄糖二酸的生產(chǎn)并具有更高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。利用釀酒酵母合成葡糖二酸具有很好的應(yīng)用前景。 創(chuàng)新要點(diǎn) 1) 以釀酒酵母 BY4741 為出發(fā)菌株，將擬南芥的肌醇加氧酶 MIOX4 和丁香假單胞菌的 UDH 基因在 delta 重復(fù)序位點(diǎn)高效表達(dá)，敲除轉(zhuǎn)錄抑制因子OPI1 獲得工程菌 Bga-3，該菌株在分批補(bǔ)料發(fā)酵條件下能夠產(chǎn) 6 g/L 的葡萄糖二酸，為目前報(bào)道的最高值； 2) 通過提高工程菌的轉(zhuǎn)運(yùn)胞外肌醇的能力和工程菌自身合成肌醇的能力，解決提高葡萄糖二酸產(chǎn)量的關(guān)鍵問題； 3) 進(jìn)一步協(xié)調(diào)肌醇用于細(xì)胞自身代謝活動(dòng)和葡萄糖二酸合成之間的分配關(guān)系，并通過提高葡萄糖二酸合成途徑效率和發(fā)酵優(yōu)化，提高肌醇利用率和葡萄糖二酸合成的產(chǎn)量。 

過敏性疾病已經(jīng)成為世界第六大疾病，涉及全球 22%的人口。如哮喘、鼻 炎、過敏性濕疹、食物過敏和過敏性休克等均與特異性免疫球蛋白 E（IgE）介 導(dǎo)的免疫反應(yīng)密切相關(guān)，但目前過敏疾病的治療藥物存在副作用，不宜長(zhǎng)期使用。江南大學(xué)食品生物技術(shù)中心經(jīng)過多年的積累，通過體外高通量篩選。細(xì) 胞、動(dòng)物模型，人群臨床試食及多組學(xué)機(jī)制解析等手段，研究得到能夠有效調(diào) 節(jié)免疫，緩解過敏性疾病，可長(zhǎng)期食用無毒副作用的益生菌；并以此為基礎(chǔ)， 開發(fā)了提升益生菌在消化道中抗逆性的關(guān)鍵技術(shù)，并攻克了菌種在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)的發(fā)酵工藝、活性保持、生產(chǎn)技術(shù)等多層面難題。 主要成果包括： （1）研發(fā)得到 3 株有效緩解不同過敏性疾病的益生菌，長(zhǎng)雙歧桿菌 CCFM1029 通過降低血清中總 IgE 水平，皮膚組織 IL-4、IL-13 水平，局部組織 中組胺的釋放，以及炎癥細(xì)胞的浸潤，緩解過敏性濕疹；短雙歧桿菌 CCFM1067 通過改善肥大細(xì)胞炎癥浸潤，降低皮膚組織中 IL-13 和 CCL11 水平，且提高皮 膚組織中 IL-10 的表達(dá)，最終實(shí)現(xiàn)緩解特應(yīng)性皮炎癥狀；羅伊氏乳桿菌 CCFM1040 顯著降低過敏性哮喘小鼠肺部病理炎癥，抑制血清中塵螨特異性免疫30 球蛋白 IgG1 的產(chǎn)生，降低肺泡灌洗液中 IL-5、IL-13、IL-17A 的含量，緩解過 敏性哮喘癥狀； （2）通過剖析益生菌的底物代謝規(guī)律和關(guān)鍵限制性生長(zhǎng)因子，建立科學(xué)有 效的益生菌特異性增殖培養(yǎng)體系，并基于生長(zhǎng)過程碳氮代謝規(guī)律，提出遵循底 物消耗規(guī)律的自動(dòng)補(bǔ)料技術(shù)和發(fā)酵精準(zhǔn)化自動(dòng)控制工藝。益生菌增殖密度達(dá)到 1.0×1010 cfu/mL 以上，是傳統(tǒng)培養(yǎng)方法的 5~10 倍； （3）開發(fā)了提高益生菌消化道耐受性的關(guān)鍵技術(shù)，解決了菌株通過胃腸道 后存活率低的技術(shù)難題。通過開發(fā)高滲預(yù)脅迫、微膠囊預(yù)包埋等技術(shù)，使功能 菌株在胃酸環(huán)境下的存活率達(dá)到 95%以上，在膽鹽環(huán)境下的存活率達(dá)到 90%以上。 

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(zhǎng)期穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其在飼料添加劑中增長(zhǎng)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(dòng)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(shí)的提高，各類氨基酸保健飲品涌現(xiàn)市場(chǎng)，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(chǎng)需求。本實(shí)驗(yàn)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(jìn)行基因敲除和敲入，對(duì)關(guān)鍵基因進(jìn)行了測(cè)序、蛋白結(jié)構(gòu)解析及定向改造，以達(dá)到“開源節(jié)流”，即增強(qiáng) 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。

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(qiáng)肝解毒劑、促進(jìn)發(fā)育劑，當(dāng)缺乏時(shí)會(huì)引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于營養(yǎng)補(bǔ)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(zhǎng)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(huì)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行基因敲除和敲入，以達(dá)到“開源節(jié)流”，即增強(qiáng) 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(dá) 21 mmol/L，具有重要的應(yīng)用前景。 

一. 項(xiàng)目簡(jiǎn)介：應(yīng)用背景 太陽能光伏發(fā)電及太陽能熱水器是目前太陽能利用最為成熟和廣泛的兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，但是由于其產(chǎn)能形式單一，最終嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)推廣前景。其中太陽能光伏發(fā)電存在光電轉(zhuǎn)化效率低（由于溫度效應(yīng)，晶硅型光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合光電轉(zhuǎn)化效率只能達(dá)到 12%-13%），光伏組件成本高，導(dǎo)致其成本回收期長(zhǎng)。同時(shí)光伏電池生產(chǎn)也存在高能耗高污染的問題。如何提高單位面積光伏電池的發(fā)電量，減少電池用量是降低系統(tǒng)成本提高發(fā)電收益的重要手段。通過聚光可以有效提高光伏電池片表面的太陽能能流密度，并大大增加光伏電池的光電輸出功率，成倍減少電池片用量（用量為傳統(tǒng)技術(shù)的 1/4），間接降低了光伏電池生產(chǎn)的總能耗和總污染，但是提高電池表面太陽能能流密度的同時(shí)，電池的溫度也急劇升高，嚴(yán)重影響電池的電輸出性能和使用壽命，只有通過水冷的方式來降低電池溫度，這就形成了該技術(shù)手段的另一種產(chǎn)能形式，太陽能熱水。即太陽能熱電聯(lián)供。  

1 成果簡(jiǎn)介具有藥用功效的中藥類植物資源開發(fā)利用具有廣闊的市場(chǎng)背景，也是人類回歸自然、重整生態(tài)的大趨勢(shì)。圍繞農(nóng)民脫貧致富、食品安全、綠色農(nóng)業(yè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建，我們將粉體加工技術(shù)引入醫(yī)藥、食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的生物質(zhì)原料加工處理。以超微細(xì)加工為特色的生物粉體技術(shù)以“ 細(xì)胞破壁，改善口感和提高生物利用度” 為目的，在功能性保健食品和洗浴用品、中藥源飼料添加劑和中藥現(xiàn)代化方面，發(fā)揮著越來越大的作用。 我們通過近 20 年的研究探索，開發(fā)了生物粉體加工技術(shù)的系統(tǒng)工藝與裝備，成功地為10 多家企業(yè)建立了生產(chǎn)線；完成了多項(xiàng)國家科技攻關(guān)、 863 和中醫(yī)藥專項(xiàng)與國際合作項(xiàng)目；獲得國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利 6 項(xiàng)；獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和第十五屆全國發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)等殊榮。2 應(yīng)用說明中藥或民族藥制劑改進(jìn)：該技術(shù)可以降低中成藥成本提高藥效，特別是廉價(jià)的膏丹丸散類方劑、民族特色藥劑的技術(shù)提升；對(duì)減輕百姓醫(yī)藥負(fù)擔(dān)能夠有所貢獻(xiàn)。目前河北以嶺藥業(yè)的十五億粒通心絡(luò)膠囊全部采用我們?cè)O(shè)計(jì)的細(xì)胞破壁加工系統(tǒng)，用藥量減少 1/3，藥效顯著提高，副作用明顯降低。 以微粉中藥替代化學(xué)飼料添加劑：與中藥提取物相比，該技術(shù)降低了成本，促進(jìn)了動(dòng)物的消化吸收，為無抗奶蛋肉等的低成本生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。我們與美國麻州大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)合作的雞飼料添加劑項(xiàng)目、與浙江淡水養(yǎng)殖研究所合作的青蝦的名貴水產(chǎn)品環(huán)境友好型綠色養(yǎng)殖項(xiàng)目都取得了良好的效果。 擴(kuò)大食品源：該技術(shù)改變了“ 以牙能不能咬得動(dòng)、胃能不能消化得了、口感是否良好”為能不能吃的食品原則， 通過改善口感和吸收利用度，使“ 食品” 概念外延大大擴(kuò)展。如豆皮、玉米皮、小麥麩等，已在廣西柳州超細(xì)加工成為健康食品。 天然植物農(nóng)藥開發(fā)：該技術(shù)將辣椒、除蟲菊、蒿子、烤煙等植物藥用植物的細(xì)胞破壁，制成漿狀或膏狀原藥，直接應(yīng)用于綠色和有機(jī)蔬菜的生產(chǎn)。與提取物相比，可大大提高其有效成分的利用和降低成本。該技術(shù)在山東等地已經(jīng)得到應(yīng)用。3 效益分析不同產(chǎn)品的市場(chǎng)和生產(chǎn)線都有差異，需根據(jù)具體情況系統(tǒng)分析。4 合作方式作為關(guān)系到國民健康產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)，我們可為社會(huì)免費(fèi)提供技術(shù)咨詢和低收費(fèi)技術(shù)指 導(dǎo)。5 所屬行業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)制造。

 傳統(tǒng)的植物組織培養(yǎng)的方法是以瓊脂為支持物的半固體或固體培養(yǎng)。固體、半固體培養(yǎng)是一個(gè)勞動(dòng)密集型技術(shù)，需要大量的手工勞動(dòng)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。液體培養(yǎng)易于操控，適合大規(guī)模的組培生產(chǎn)，但是由于組培苗長(zhǎng)期的浸泡在液體中，無法進(jìn)行有效的氣體交換，組培苗玻璃化情況嚴(yán)重、抗逆性較差，栽培死亡率高，也增加了生產(chǎn)成本。隨著植物組織培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)日益興盛，傳統(tǒng)的固體、半固體培養(yǎng)及液體培養(yǎng)模式已經(jīng)滿足不了產(chǎn)業(yè)的需求。新型生物反應(yīng)器采用間歇浸沒培養(yǎng)模式和自動(dòng)化控制技術(shù)，并以半夏等藥用植物為材料進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化該裝置的浸沒頻率等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了高通量植物種苗的工廠化擴(kuò)繁。與傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式作比較，無論在培養(yǎng)周期、種苗質(zhì)量上均較優(yōu)。由于通量大，在育種上的應(yīng)用節(jié)省了時(shí)間和人力、物力，效率大大提高，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用水平。項(xiàng)目技術(shù)優(yōu)勢(shì)間歇浸沒培養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)合了固體培養(yǎng)（最大化氣體交換）和液體培養(yǎng)（營養(yǎng)充分的吸收）的優(yōu)點(diǎn)，在很多種植物幼苗和體細(xì)胞胚體的培養(yǎng)中占有一定的優(yōu)勢(shì)，植物的長(zhǎng)勢(shì)情況和增殖率比傳統(tǒng)的固體培養(yǎng)、半固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)都要好，所獲得的幼苗和體細(xì)胞胚體質(zhì)量高，更能很好的適應(yīng)環(huán)境，移栽成活率較高。間歇浸沒培養(yǎng)模式采用程序控制，自動(dòng)化程度高，大大的減少了勞動(dòng)力的消耗，生產(chǎn)成本和傳統(tǒng)的模式相比大幅度的降低，在商業(yè)化生產(chǎn)上占有很大的優(yōu)勢(shì)。①.減少甚至避免玻璃化 實(shí)驗(yàn)證明，增加通風(fēng)和植物材料間歇的接觸液體培養(yǎng)基是降低玻璃化的有效方法，而間歇浸沒培養(yǎng)系統(tǒng)正好具備這兩個(gè)特征。②.組培苗環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 利用傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式獲得的組培苗，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較弱，在煉苗階段由于環(huán)境變化較大，一般成活率較低。但間歇浸沒系統(tǒng)獲得的植物由于在培養(yǎng)時(shí)就進(jìn)行了外界空氣的鍛煉，因此，絕大多數(shù)能夠成功的適應(yīng)環(huán)境，煉苗成活率較高。

本發(fā)明公開了廿二碳五烯酸乙醇胺在提高植物灰霉病抗性中的應(yīng)用以及在制備提高植物灰霉病抗性的制劑中的應(yīng)用。本發(fā)明以廿二碳五烯酸乙醇胺為主要有效成分制備的制劑，通過誘導(dǎo)植物體內(nèi)的茉莉酸以及乙烯的信號(hào)路徑，可顯著增強(qiáng)植物對(duì)灰霉病的抗性，減少因灰霉病給植株帶來的經(jīng)濟(jì)損失。采用本發(fā)明制劑防治植物灰霉病簡(jiǎn)單易行，成本較低，可顯著延遲和抑制灰葡萄孢病原菌在葉片上的生長(zhǎng)及病害的擴(kuò)散，大大提高了植株對(duì)灰霉病的抗性。

1 成果簡(jiǎn)介具有藥用功效的中藥類植物資源開發(fā)利用具有廣闊的市場(chǎng)背景，也是人類回歸自然、重整生態(tài)的大趨勢(shì)。圍繞農(nóng)民脫貧致富、食品安全、綠色農(nóng)業(yè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建，我們將粉體加工技術(shù)引入醫(yī)藥、食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的生物質(zhì)原料加工處理。以超微細(xì)加工為特色的生物粉體技術(shù)以“ 細(xì)胞破壁，改善口感和提高生物利用度” 為目的，在功能性保健食品和洗浴用品、中藥源飼料添加劑和中藥現(xiàn)代化方面，發(fā)揮著越來越大的作用。 我們通過近 20 年的研究探索，開發(fā)了生物粉體加工技術(shù)的系統(tǒng)工藝與裝備，成功地為10 多家企業(yè)建立了生產(chǎn)線；完成了多項(xiàng)國家科技攻關(guān)、 863 和中醫(yī)藥專項(xiàng)與國際合作項(xiàng)目；獲得國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利 6 項(xiàng)；獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和第十五屆全國發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)等殊榮。2 應(yīng)用說明中藥或民族藥制劑改進(jìn)：該技術(shù)可以降低中成藥成本提高藥效，特別是廉價(jià)的膏丹丸散類方劑、民族特色藥劑的技術(shù)提升；對(duì)減輕百姓醫(yī)藥負(fù)擔(dān)能夠有所貢獻(xiàn)。目前河北以嶺藥業(yè)的十五億粒通心絡(luò)膠囊全部采用我們?cè)O(shè)計(jì)的細(xì)胞破壁加工系統(tǒng)，用藥量減少 1/3，藥效顯著提高，副作用明顯降低。 以微粉中藥替代化學(xué)飼料添加劑：與中藥提取物相比，該技術(shù)降低了成本，促進(jìn)了動(dòng)物的消化吸收，為無抗奶蛋肉等的低成本生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。我們與美國麻州大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)合作的雞飼料添加劑項(xiàng)目、與浙江淡水養(yǎng)殖研究所合作的青蝦的名貴水產(chǎn)品環(huán)境友好型綠色養(yǎng)殖項(xiàng)目都取得了良好的效果。 擴(kuò)大食品源：該技術(shù)改變了“ 以牙能不能咬得動(dòng)、胃能不能消化得了、口感是否良好”為能不能吃的食品原則， 通過改善口感和吸收利用度，使“ 食品” 概念外延大大擴(kuò)展。如豆皮、玉米皮、小麥麩等，已在廣西柳州超細(xì)加工成為健康食品。 天然植物農(nóng)藥開發(fā)：該技術(shù)將辣椒、除蟲菊、蒿子、烤煙等植物藥用植物的細(xì)胞破壁，制成漿狀或膏狀原藥，直接應(yīng)用于綠色和有機(jī)蔬菜的生產(chǎn)。與提取物相比，可大大提高其有效成分的利用和降低成本。該技術(shù)在山東等地已經(jīng)得到應(yīng)用。3 效益分析不同產(chǎn)品的市場(chǎng)和生產(chǎn)線都有差異，需根據(jù)具體情況系統(tǒng)分析。4 合作方式作為關(guān)系到國民健康產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)，我們可為社會(huì)免費(fèi)提供技術(shù)咨詢和低收費(fèi)技術(shù)指 導(dǎo)。5 所屬行業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)制造。