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色氨酸在制藥、食品和飼料等行業都有廣闊的應用前景。本項目采用基因工程、代謝工程等手段對大腸桿菌色氨酸合成代謝途徑進行分析調控，構建了高產 色氨酸基因工程菌，并在此基礎上通過優化發酵工藝，色氨酸產量可達 40g/L。 

研究內容： D-色氨酸其和胸腺嘧啶一起組成的藥物可以治療惡性腫 瘤，增強病人的免疫能力； D-色氨酸能提高小鼠的免疫能力；一些氨基酸 類抗生素以 D-色氨酸替代 L- 色氨酸，難以被細菌酶降解而不致產生抗藥 性，D-色氨酸及其衍生物還用于無公害新型氨基酸農藥的合成；色氨酸還 可以作為合成多種吲哚類堿、煙酸激素及 5-羥色胺（腦白金）的前體， D- 色氨酸是 Cialis 產品的重要中間體。 技術原理：

1、技術分析（創新性、先進性、獨占性） 炎癥性腸病是一種慢性且易復發的自身免疫性疾病，包括潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis, UC）和克羅恩病（crohn's disease, CD）兩種疾病類型。過去一直認為IBD是“西方疾病”，主要集中在歐洲、北美和新西蘭等發達國家，而近年來隨著工業的發展，亞洲國家的IBD發病率急劇上升，目前，IBD已發展成為全球性的疾病。IBD臨床表現為腹瀉、便血、體重降低等癥狀，UC主要影響結腸黏膜，引起血便，CD可在整個胃腸道呈節段性分布，引起瘺管，由于IBD反復發作，病程較長，嚴重影響人們的生活質量。目前，IBD的病因和發病機制尚未完全明確，但隨著檢測技術的發展，越來越多的證據表明宿主腸道的共生微生物失調引發先天性和適應性免疫反應紊亂進而導致遺傳易感宿主出現腸道炎癥。目前IBD的治療方法主要為藥物治療，容易引起機體代謝紊亂或產生特異性不良反應等毒副作用，不適合長期使用，因此，尋找安全、有效緩解IBD的方法至關重要。 色氨酸作為必需氨基酸，在人體內不能合成，需從飲食中獲取，很多研究發現色氨酸在維持腸道微生物和腸粘膜免疫之間的平衡發揮重要的作用。最新的研究表明色氨酸調節腸道免疫的本質并不是色氨酸本身，而是在腸道微生物的作用下，色氨酸分解為吲哚及吲哚酸衍生物，其中吲哚-3-乙酸（Indole-3-acetic acid，IAA）作為芳香烴受體（Aryl hydrocarbon receptor，AHR）的高親和配體，可激活免疫系統，增強腸上皮屏障，以及腸道激素的分泌，從而發揮抗炎、抗氧化或抗毒性作用[7, 8]。但腸道微生物利用色氨酸的能力有限，本研究以乳酸菌作為實驗對象，篩選出一株能夠高降解色氨酸的乳酸菌，以期開發出高效、安全的緩解結腸炎的天然藥物。 乳酸菌是益生菌的主要來源，主要從酸奶、泡菜等發酵食品中分離得來。乳酸菌除廣泛應用于食品中外，已被證明可有效預防或治療各種疾病，例如免疫調節、降膽固醇、抗腫瘤等益生功能。乳酸菌可通過黏附定植到腸道，調整腸道微生物結構，激活機體免疫，從而發揮出相應的益生功能。大量體內、體外及臨床研究證實不同種屬乳酸菌具有緩解腸道炎癥的功能，但乳酸菌與色氨酸對結腸炎的預防作用報道較少。 本項目創新地研究植物乳桿菌KLDS1.0386與色氨酸混合物在制備預防結腸炎的藥物中的的作用及應用，目前國內外尚無相關研究及技術。本項目具有良好的先進性和獨占性。

精氨酸酶它能將精氨酸水解，生產鳥氨酸和尿素，是生物體中參與尿素循環而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸酶一方面可用于功能性氨基酸 L-鳥氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的治療。鳥氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有保肝護肝、促進垂體分泌生長激素、提 高血清中的胰島素類生長因子的水平、進而促進肌肉的生成、緩解運動后的身體疲勞及運動后人體內氮的失衡等功能。 本項目通過菌種篩選獲得高產精氨酸酶菌株，并將其用于鳥氨酸的生物制備，鳥氨酸產量可達到 70g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 96%。

D-精氨酸(D-Arg)是重要的手性試劑和醫藥中間體。可抑制癌癥擴散，治療生長激素過多釋放造成的紊亂，具有抑制DNA合成、前列腺癌細胞增殖的功能。本方法以L-Arg為原料經過化學消旋，獲得DL-Arg。而后利用基因工程技術構建重組菌株，對DL-Arg進行酶法轉化，獲得高收率及高光學純的D-Arg。同時副產物L-瓜氨酸Cit是人體尿素循環的一個重要中間代謝物，用于男性性功能障礙、高血壓和冠心病等多種疾病的治療，有助于提高機體免疫能力，且在腦血流的調節中發揮重要作用。該方法利用了化學反應的效率高、成本低的特點，又利用精氨酸脫亞胺酶對DL-Arg進行生物轉化，充分利用生物酶所具有的催化專一性的優點，使D-Arg制備路線達到高效、立體專一的特點，該方法優于國內外相應報道，具有工業化優勢，可以提高資源的利用率、減少工業廢物的產生與排放。

精氨酸脫亞胺酶（Arginine deiminase）簡稱 ADI，它能將精氨酸水解，生產瓜氨酸和氨，是生物體中參與尿素循環而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸脫亞氨酶一方面可用于功能性氨基酸 L-瓜氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的 治療。 瓜氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有抗衰老、增強免疫力、提高運動員力量 與耐力、增加創傷愈合和改善微循環等功能。本項目通過菌種篩選獲得一株高產精氨酸脫亞酶的糞腸球菌菌株，通過分子改造，獲得適合人體生理條件的精氨酶脫亞酶，可用于醫藥；利用糞腸球菌來源的精氨酸脫亞氨酶可用于瓜氨酸的生物制備，瓜氨酸產量可達到 250g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 100%。 創新要點 成功開發了具有自主知識產權的精氨酸脫亞胺酶生產菌株及瓜氨酸制備工藝，達到或超過國際先進水平。

精氨酸脫亞胺酶（Arginine deiminase）簡稱 ADI，它能將精氨酸水解，生產瓜氨酸和氨，是生物體中參與尿素循環而起作用的酶。基于這個反應機理，目前精氨酸脫亞氨酶一方面可用于功能性氨基酸 L-瓜氨酸的生物制備；另一方面可作為藥物用于癌癥諸如肝細胞癌、黑色素細胞癌、腎癌等以及一些病毒感染的 治療。 瓜氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有抗衰老、增強免疫力、提高運動員力量與耐力、增加創傷愈合和改善微循環等功能。 本項目通過菌種篩選獲得一株高產精氨酸脫亞酶的糞腸球菌菌株，通過分子 改造，獲得適合人體生理條件的精氨酶脫亞酶，可用于醫藥；利用糞腸球菌來源的精氨酸脫亞氨酶可用于瓜氨酸的生物制備，瓜氨酸產量可達到 250g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉化率 100%。 

改善人工合成甜味劑(糖精鈉，舔菊苷、甜蜜素等)的味感， 可使甜度增效，減少用量。在復配甜昧劑加入1~10％的丙氨酸， 能提高甜度、緩 和人工甜味劑的甜味,如同天然甜昧劑，使之回味持久。

成果簡介： L-賴氨酸L-谷氨酸鹽作為一種氨基酸復合鹽，與氨基酸衍生物不同，它同時具有兩種氨基酸的生物作用，甚至相互增強對方的生物作用，又比單體氨基酸的理化性質更優越，可以更好的應用在醫藥、食品和化妝品等方面。L-賴氨酸L-谷氨酸鹽可