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基于微生物群落功能調控的釀造食品品質優化技術
傳統發酵通常采用固態多菌種釀造，其功能微生物組成復雜，其形成的微生態在釀造的過程中一直處于動態的平衡，這種微生態結構與功能的揭示對提升傳統釀造食品的營養價值、風味保持具有重要意義，通過現代的微生態技術，認識釀造微生物群落結構及其功能，并加以理性應用，既是重要的基礎科學問題，又是行業技術升級的關鍵。實驗室長期從事傳統釀造食品的應用基礎研究和產業實踐，與國內的眾多 大型釀造企業，如鎮江恒順、瀘州老窖、山西老陳醋、張家界大德釀造、安徽胡玉美等保持著長期的產學研合作。近十多年來，針對白酒、黃酒、醬油（醬）、泡菜等傳統釀造食品，在系統研究釀造微生物功能的基礎上，理性設計功能調控手段，達到傳承工藝特色，穩定發酵生產，提升產品品質的目的。 創新要點 （1）系統建立了復雜釀造微生物群落結構解析和微量代謝產物精確分析的技術體系，解決了妨礙定量研究傳統釀造食品微生物群落結構以及精確其復雜組份的技術難題。 （2）創新了傳統釀造功能微生物高效篩選技術，從傳統食醋等釀造過程中分離獲得近百株背景明確、安全可靠、發酵性能優良的微生物，形成了完備的釀造用菌種庫，包括乳酸菌、醋酸菌、酵母菌、米曲霉等。 （3）首次提出了傳統釀造菌群生物強化策略，構建了釀造微生物群落功能強化技術體系并實現了產業應用，促進了傳統釀造生產的三個可控（釀造微生物群落功能可控、釀造過程可控、產品品質可控）。
江南大學
2021-04-13
在高溫熱泉極端環境烷烴代謝的微生物進化與起源
滇藏熱泉生態系統中蘊含著豐富的微生物資源，包含大量的系統發育位置未知且功能奇特的神秘、新穎的微生物類群。課題組結合宏基因組學測序技術和生物信息學手段從中重構出14個具有甲烷/烷烴代謝能力的微生物基因組（圖1），其系統發育多樣性極高且獨特，廣泛分布于韋斯特古菌門、哪吒古菌門(Nezharchaeota)等TACK超級門中。值得一提的是，該課題組首次于奇古菌門(Thaumarchaeota)中發現其具有產甲烷功能。此前，奇古菌門以其好氧氨氧化能力而為眾人所熟知，而課題組首次對其厭氧狀態下產甲烷能力的發現表明我們目前對此門認知的局限性，神秘的自然界或將遠遠超出我們的認知。此外，組學技術的發展或將指引我們對其進化歷史進行更全面的認知。課題組對這些未知生命的代謝特征進行了揭示，并發現除卻傳統的氫營養型產甲烷菌外，還有多種氫依賴的甲基營養性產甲烷菌，他們可吸收熱泉生態系統中多種甲基底物以完成甲烷的產生（圖2）。通過進化基因組分析，課題組還對古菌祖先的進化起源進行了推測，研究發現對于具有產甲烷能力的微生物類群，其甲烷代謝關鍵基因mcrABG相對較為保守，并無明顯的水平基因轉移時間發生；而對于烷烴氧化的微生物類群，水平基因轉移對其多樣性塑造有著深遠影響。基于甲烷代謝基因的保守性，課題組對其祖先序列進行了序列重構，從而來推測祖先序列的最適生長溫度，結果表明具有mcrABG標記基因的微生物類群或起源于高溫生境（圖3）。另外，由于 TACK和ASGARD超級門中，以及廣古菌門中大部分支系均具有甲烷/烷烴代謝能力，且相應微生物相比其它同支系微生物有著更為悠久的進化歷史，因此，課題組猜測地球早期生命中，古菌的祖先或具有甲烷和烷烴代謝能力。
中山大學
2021-04-13
抗細菌生物膜活性的YycG組氨酸激酶抑制劑新型藥物
● 項目簡介：細菌生物膜是細菌互相粘連形成的模樣物，對大多數抗生素耐藥，其耐藥性比浮游菌可高達100倍。近年來細菌生物膜疾病日益嚴重、治療難度極大，目前尚無抗細菌生物膜藥物上市。YycG/YycF雙組分信號轉導系統對細菌的生長和生物膜形成具有重要的調控作用，可以作為理想的藥物靶標篩選抗生物膜先導化合物。對先導化合物優化改造，評價其藥效，研究候選藥物的藥代動力學特征并對其安全性進行初步評價，探討其成藥性，可能產生創新性強、具有自主知識產權的候選新藥。● 應用前景：通過生物信息學分析，在表皮葡萄球菌全基因組中共發現了16對雙組分信號轉導系統。選擇其中一組YycG/YycF 系統中的組氨酸激酶YycG的保守功能域HATPase_c作為候選抗菌藥物靶點，通過高通量虛擬篩選獲得了具有抑制生物膜作用的小分子化合物，能夠可特異性地作用于葡萄球菌屬等革蘭陽性球菌，對革蘭陰性菌無抑菌作用，且對哺乳類細胞毒性作用低。對表皮葡萄球菌已形成生物膜中的細菌具有殺傷作用，同時也可使細菌生物膜的結構發生改變，很好的抑制了生物膜的形成。以其中兩個小分子化合物作為先導化合物，進行結構優化改造，已經獲得30個結構新穎的衍生物。通過表皮葡萄球菌生物膜殺傷實驗證明，其中5個化合物的MIC，MBC和抑制生物膜濃度均不同程度的優于先導化合物。化合物H5-10的MIC，MBC和抑制生物膜濃度分別達到1.5，3.1，25μM。目前該項目的技術水平居于國內領先、國際先進水平。本項目已申請并獲得授權2項國家發明專利。
南京工業大學
2021-04-13
生物法固定二氧化碳厭氧發酵制備丁二酸
丁二酸又名琥珀酸，是生物煉制產品工程中最重要的碳四平臺化合物，是制備多種重要化工中間體（1，4-丁二醇、四氫呋喃、g-丁內酯等）與生物可降解材料（PBS）的原料，市場需求總量將有望由目前的1.8萬噸擴展至400萬噸。傳統生產方法采用的是從丁烷經順丁烯二酸酐通過電解生產，生產污染大，成本高，抑制了丁二酸這一大宗化學品的發展潛力。生物法生產丁二酸的主要原料來源廣泛且價格低廉（玉米、廢乳清、工農業生產廢料等），可以減少對不可再生資源的消耗，微生物合成丁二酸的過程中吸收并固定CO2用于菌株的代謝，并最終生成丁二酸，每生產1kg丁二酸，將會有0.37kg的CO2被固定。如果將發酵生產丁二酸與另一大宗發酵產品乙醇的生產過程進行耦合，更可將發酵生產乙醇產生的CO2加以利用，減少溫室氣體的排放，并同時生產出丁二酸、乙醇等產品。該制備技術具有產物濃度高、原料來源豐富、分離簡便、產品質量高等優勢。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纖維素/半纖維素水解糖液并在發酵中固定二氧化碳氣體作為碳源，在較高葡萄糖濃度下（100g/L）實現了較高濃度產物的累積（60~70g/L），生產強度達1.5g/（L?h），丁二酸提取收率≥80%，產品純度≥98%。擁有具有自主知識產權的丁二酸生產菌株：產琥珀酸放線桿菌NJ113，該菌株具有良好的丁二酸生產性狀，生產水平目前處于國際先進、國內領先。建立了從種子培養、厭氧發酵、產物分離提取及檢測分析等一系列較為完整的上下游工藝，具有路線簡單、便于操作、綠色清潔等優點。
南京工業大學
2021-04-13
疾病生物標志物的質譜超高靈敏檢測和成像新方法
膜蛋白生物標志物的超高靈敏度、高通量、多目標及操作簡便的常壓敞開式質譜（AMS）免疫分析新方法。該方法可實現微升級體液中或幾十個細胞表面的疾病蛋白標志物的原位檢測，檢測靈敏度達zeptomole（zmol）水平。實現了血清樣品中CA125等生物標志物的檢測，有望用于卵巢癌和乳腺癌的早期診斷。該平臺還可實現低至25個細胞水平的OVCAR-3和MCF-7細胞表面的重要三種生物標志物（CA125、CEA和EpCAM）的同時、原位表達差異測定，顯示了超高的靈敏度和多目標同時檢測能力，且具有普適性和可拓展性。
北京大學
2021-04-11
一種多功能生物化學實驗用試管固定裝置
本實用新型涉及實驗設備領域，具體涉及多功能生物化學實驗用試管固定裝置,包括固定臺，固定臺上設置有升降桿，升降桿頂端轉動連接有試管固定臺，且轉動連接處設置有鎖緊裝置，試管固定臺上設置有試管放置孔，試管放置孔上設置有彈性固定夾；固定臺上分別設置有加熱裝置和冷卻裝置。本實用新型所述的試管固定裝置操作方便，無需將試管取下即可實現試管的加熱、冷卻等操作，結構簡單，使用更加靈活。而且采用風冷技術，可以防止溫差
青島農業大學
2021-01-12
微生物診斷血清試劑盒及免疫磁珠分離試劑盒
利用現代分子生物學方法對傳統抗血清制備技術進行改造，突破 了過去抗血清生產經驗為主造成的不確定性和不系統性，提高了抗血 清制備的技術含量和生產效率。有效去除抗血清中的非特異性抗體， 從而實現抗體制備的標準化和規模化生產，同時也降低了生產成本。 免疫磁珠分離技術的最突出的優點是特異性強，可以明顯提高檢 測的靈敏性，縮短病原體的檢測時間一至數天，并且可從復雜的樣品 中直接分離病原體，降低標本中抑制物的干擾，提高靈敏度。 已生產出 3 種診斷血清產品，包括“致病性大腸桿菌 O 抗原診 斷血清試劑盒”、“大腸桿菌 H 抗原全套診斷血清試劑盒”和“志賀氏菌 O 抗原全套診斷血清試劑盒”，共計 147 種高特異性抗體。 經中 國 CDC 使用證實，該血清具有反應速度快、特異性強的特點，與日 本生研同類血清質量相當，遠優于國內同類產品。 繼續在市場調研的基礎上，再進行 11 種改類試劑盒的研發和生 產，填補國內外市場空白。 本項目完成后，實施單位將可生產 12 種診斷血清試劑盒（包括 前期已完成開發的 3 種），按每個疾控中心每年需求每種試劑盒一套 計算，總需求量約 1200 套。此外，進出口檢驗檢疫單位對某些種類 的血清亦有一定需求，約為 300 套。按每套試劑盒平均 1 萬元的售價 計算，每年的市場可達 1500 萬元。 免疫磁珠分離試劑盒可廣泛應用于臨床檢驗，食品檢驗，水質／ 環境檢驗，獸藥檢驗等，市場非常之大，現主要的生產商為國外的 Dynal 和 Matrix 公司，以 Dynal 公司為例，其每年可創造數十億美元 的銷售額。由于依賴進口，國內多家疾病預防控制和出入境檢驗檢疫 單位已經向項目實施單位提出了產品的開發意向。該產品研發成本約 為每毫升 600 元，銷售價格在每毫升 2000 元左右，顯示了良好的市 場前景。
南開大學
2021-04-13
一種促進細胞生長的柞蠶絲素的生物礦化方法
本發明涉及一種促進細胞生長的柞蠶絲素的生物礦化方法。目前還沒有一種操作容易，既快速，又能制備出具有高的生物相容性的柞蠶絲素的生物礦化方法。本發明依次包括如下步驟：將柞蠶蠶繭剪碎，投加到Na2CO3水溶液中脫膠得柞蠶絲素纖維；將柞蠶絲素纖維投加到LiSCN水溶液中溶解后透析，冷凍和干燥后制成柞蠶絲素粉末，再在六氟丙酮中溶解得柞蠶絲素溶液；將柞蠶絲素溶液滴加到塑料板上風干得到柞蠶絲素膜；將柞蠶絲素膜浸漬于CaCl2水溶液中，用水和丙酮清洗，風干，再浸漬于Na2HPO4水溶液中，用水和丙酮清洗，風干，重復操作20-35次，從而制得成品。本發明的工藝簡單，制備周期短，制備而成的生物材料沒有細胞毒性。
浙江大學
2021-04-13
一種模塊化便攜式生物3D打印機
本實用新型公開了一種模塊化便攜式生物3D打印機。包括基座、支撐結構、用于掃描識別的掃描模塊、用于3D打印的打印模塊，基礎運動模塊以及基站模塊；所述的基座上設置有方孔；所述方孔用于安裝支撐結構的支撐腳；所述的支撐結構上設置有基礎運動模塊，所述的基礎運動模塊設有插槽，所述的掃描模塊和打印模塊上設有與所述插槽配合的統一插頭；基站模塊控制掃描模塊、打印模塊和基礎運動模塊的工作。通過將生物3D打印機打印過程的高度抽象與功能抽離，將不同的功能設計成不同的模塊，每個模塊只負責一項工作，大大提高了打印機的空間利用率，縮小了打印機的體積，為便攜式生物3D打印機設計提供了一種思路。
浙江大學
2021-04-13
低碳氮比氨氮廢水厭氧氨氧化自養生物處理技術
近些年來，我國水環境中的氮素污染問題日益嚴重，藍藻爆發、“水華”、 “赤潮”等水體富營養化現象頻發，大量高濃度的低碳氮比氨氮廢水未能得到妥 善處理，已經嚴重影響到我國多種行業的正常發展。我國氮素污染問題日益嚴 重，而傳統脫氮工藝流程長，氧耗大，反硝化碳源不足，脫氮效果低。 厭氧氨氧化工藝是是近年來新興的含氮廢水處理技術，是目前最經濟、最 簡潔的生物脫氮工藝之一，非常適用于低碳氮比廢水的處理。厭氧氨氧化技術 與傳統生物脫氮技術相比，它無需曝氣和堿度補償，也無需投加有機碳源，從 而節省了大量能源和物料，大幅降低了廢水處理成本。較傳統脫氮工藝，該技 術可節省 60%以上的能耗，減少 70%的剩余污泥產量。
山東大學
2021-04-13