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本項目首先借助比較蛋白組學研究技術，從細胞內異亮氨酸合成及轉運的整體網絡入手，揭示其中影響氨基酸胞外積累的若干關鍵蛋白質，研究氨基酸合成及轉運、代謝調控、底物利用、細胞通透等相關蛋白質的作用機制。然后采用系統生物學和代謝工程研究手段，利用啟動子改造、基因共表達、酶定向進化等技 術進行系統改造，以顯著提高乳糖發酵短桿菌支鏈氨基酸生產水平。比較蛋白組學分析將為支鏈氨基酸高產機理研究奠定堅實理論基礎，乳糖發酵短桿菌代謝工程系統改造為工業化應用提供有力技術支撐。 關鍵技術 L-異亮氨酸是人體 8 種必需氨基酸之一，因其具特殊的結構和功能，其用量逐年增長，目前國際上日本生產 L-異亮氨酸且占壟斷地位，廠家有味之素、協和發酵和田邊制藥三家，均已發酵法生產，產率達 30-35 g/L，提取率 60-70%，我國的異亮氨酸研究起步晚，目前分批發酵大罐產酸率為 20-22g/L，總得率為 40- 50%，與日本相比較，我國的 L-異亮氨酸生產水平還很低下，主要是由于生產菌株絕大多數通過誘變選育獲得，少數菌株利用基因工程手段改造，但僅局限于少數合成酶基因，這嚴重制約了支鏈氨基酸產率的進一步提高。本成果克服了行業內的菌株瓶頸，并優化獲得了工業發酵工藝。

各種支鏈氨基酸（如纈氨酸和異亮氨酸）、活性氨基酸（如 γ-氨基丁酸、谷胱甘肽）是目前需求市場巨大的高價值氨基酸，本研究室利用系統生物學和合成生物學最新原理，利用基因工程技術，構建了一序列具有自主知識產權的遺傳轉化工具，消除了開展代謝工程的制約因素；然后對氨基酸合成關鍵酶、代謝網絡 進行了定向改造和針對性設計；最后系統改造宿主菌細胞膜壁成分，優化輔因子再生和生長效率，最終提升工業菌株產率。 創新要點 針對高價值氨基酸生產菌株，對其合成途徑關鍵酶進行定向改造，賦予抗反饋抑制性性質，強化其轉錄表達；通過基因敲除優化其整體代謝網絡，增大目的產物流量；優化菌株通透性、胞內能荷和氧化還原環境，增強其脅迫抗性和生長性能。 

本項目分別從乳酸菌和大腸桿菌出發，通過基因工程和代謝工程改造菌株，并優化菌株發酵條件和發酵策略，提高了生物合成 GABA 的產量和生產效率, 1 L以玉米芯水解液為碳源的培養基中的培養的 L. buchneri WPZ001 細胞通過靜置發酵和靜息細胞轉化累計可得到 GABA 117 g。主要創新點結論如下：發現 L. buchneri WPZ001 可利用木糖或玉米芯水解液為碳源生長并通過靜置發酵高產 GABA；發現 E. coli BL21(DE3)/pET20b-torA-gadB 在信號肽 TorA 引導下可有效分泌表達 GadB 并可用于高效生產 GABA；發現在大腸桿菌中表達 Weimberg 途徑可將木糖合成 GABA 的精簡為 7 步反應；E. coli JWZ08/pWZt7-g3/pWZt7-xyl 以木糖直接合成 GABA 產量是此前葡萄糖直接合成 GABA 的報道的 3 倍。 

本發明公開了一種中溫太陽能?空氣能耦合系統，包括中溫太陽能集熱裝置、空氣源熱泵機組、中溫水箱、低溫水箱、吸收式制冷機組、燃氣爐，通過三進一出換向閥和一進三出換向閥，可以切換太陽能供暖、太陽能制冷、太陽能供熱水、燃氣供暖、燃氣制冷、燃氣供熱水、空氣源熱泵制冷、空氣源熱泵供暖、空氣源熱泵供熱水等運行模式，系統結構簡單，運行成本低，穩定可靠，節能效益顯著。

成果來源于承擔的國家“863計劃”課題。該技術將光伏發電、太陽能集熱、熱泵供熱技術有機結合，研發了一體化的高性能太陽能光伏/集熱裝置，收集熱能的同時有效降低光伏組件溫度，光電效率可相對提高10[[%]]；基于熱泵技術對太陽能、空氣熱能進行高效捕集與復合利用，為建筑提供全年熱水與采暖，能效比達4.0以上。 該技術具有自主知識產權(ZL 200810020840.9等多項發明專利)，實現了太陽能熱電聯供及與空氣熱能的多能互補，應用前景廣闊。曾獲江蘇省技術發明二等獎。

一、 項目簡介近年來，隨著能源與環境問題的日益突出，地源熱泵成為供熱空調系統的新寵，各地爭相建設。但是，一些地源熱泵系統項目由于存在設計考慮不周、施工偷工減料及運行精細化不夠等問題，出現了大量的項目運行不理想或失敗的案例。尤其是，地源熱泵（土壤源熱泵）系統需要保持土壤的冷熱平衡問題沒有引起設計和運行人員的注意。北方地區，在全年的建筑用能上，常常出現用熱量遠大于用冷量的情況，在系統設計時需要考慮補助熱源的設計，在運行過程中需要特別實時監測地下溫度場的平衡。太陽能-地源熱泵聯合系統（HSGSHPS），由地源熱泵系統（GSHPS）和太陽能輔助地源熱泵系統（SAGSHPS）組成，可以為建筑供冷、供熱及供熱水，既解決了夏季空調能耗遠低于冬季供熱能耗建筑單純使用地源熱泵時出現的地溫不平衡問題，同時最大限度利用可再生能源。具有如下優點：兩個子系統熱負荷分配靈活可調，適應負荷計算的不確定性；非供熱季太陽能通過跨季節儲存與土壤中，既減少了太陽能集熱器的需求面積，又可以提高土壤溫度，進而提高地源熱泵機組COP；太陽能冬季直接供熱效率高，提高整個系統供熱的COP。本項目的特點是因地制宜根據建筑負荷需要和建筑所在地地質和太陽能資源情況，對供熱空調系統進行優化設計，保證地源熱泵系統的平穩運行并使系統初投資和運行成本最低。二、 項目技術成熟程度本項目技術已在小型別墅建筑和中型辦公建筑進行示范運行，積累了大量的經驗，基本達到成熟。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）本項目依托國家科技支撐計劃項目、天津市科技支撐計劃項目和天津市科技計劃重大項目完成，獲得驗收，現有發明專利一項：一種太陽能-地源熱泵聯合建筑供能系統（專利號：201110146044.1）。四、 市場前景（應用領域、市場分析等）目前，在新農村建設中，很多地區處于找不到熱源的狀態，城市集中供熱不能到達，燃煤鍋爐不允許新建，燃氣鍋爐供熱運行費用太高且燃氣氣源緊張，傳統的供熱方式不能適應新農村建設，太陽能耦合地源熱泵系統以可再生能源為熱源，消耗部分電能可獲得3-5倍熱量為建筑供熱，同時，可以實現建筑的制冷空調，室內舒適度高，運行費用低。本項目技術適用于農村小型建筑、別墅以及中型辦公建筑或住宅，應用前景很好。五、 規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）以260 m2的別墅建筑為例，建筑供熱負荷約15 – 20 kW，供冷負荷約為18 – 25 kW，需配置一臺地源熱泵機組，太陽能集熱器25 – 40 m2，室內布置風機盤管4 – 6臺，室外鉆孔4 – 5口，孔深110 m。 系統投資10 – 15萬元， 系統供暖運行費用15 – 18 元/m2。以5000 m2的辦公建筑為例，建筑熱負荷約為260kW，冷負荷為360kW。室內末端采用風機盤管，采用地源熱泵與太陽能跨季節儲熱輔助地源熱泵系統耦合形式，系統總投資約為300萬元，系統運行供暖費用8 – 10元/m2。六、 生產設備本項目所涉及的設備均可通過外購途徑獲得，企業無需投入相關生產設備。七、 效益分析采用合同能源管理形式為用戶提供能源服務，或者為用戶提供系統設計等形式，對該供熱空調系統進行推廣，比傳統的集中供熱節省運行費用30-50%。八、 合作方式專利轉讓、技術入股均可，面議。九、 項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）聯系人：王恩宇電話：1380217895Email: [email protected]十、 高清成果圖片3-4張

成果來源于承擔的國家“863計劃”課題。該技術將光伏發電、太陽能集熱、熱泵供熱技術有機結合，研發了一體化的高性能太陽能光伏/集熱裝置，收集熱能的同時有效降低光伏組件溫度，光電效率可相對提高10%；基于熱泵技術對太陽能、空氣熱能進行高效捕集與復合利用，為建筑提供全年熱水與采暖，能效比達4.0以上。 該技術具有自主知識產權(ZL 200810020840.9等多項發明專利)，實現了太陽能熱電聯供及與空氣熱能的多能互補，應用前景廣闊。曾獲江蘇省技術發明二等獎。

本成果的基本原理是利用溶液除濕劑將濕空氣進行除濕干燥，然后進入蒸發冷卻器將空氣等焓加濕，實現將空氣與制冷工質-水的顯熱轉化為濕空氣潛熱，達到降溫要求。利用此基本原理可以構建不同用途模式的循環系統實現舒適度好的輻射供冷系統、空氣品質高的熱濕獨立處理系統、蒸發冷凍技術等.

本研究構建一種谷氨酸棒桿菌基因工程菌，使其同時發酵生產兩種產品：聚羥基脂肪酸酯和異亮氨酸；前者是胞內產品，后者是胞外產品。該基因工程菌可以降低生產成本，具有工業應用前景。研究結果顯示：將 phaCAB 基因簇導入 WM001后，WM001/pDXW-8-phaCAB 96h 產量為 9.58 g/L，而 WM001/pDXW-8 96h 產量為6.65 g/L，產率提高 65%達到 0.15g 異亮氨酸/g 葡萄糖。PHA 產量達到 28.7%(w/w)。關鍵技術 聚羥基脂肪酸酯（PHAs）是部分微生物生存在具有較高碳源與氮源的條件下，生成的一類微生物自身碳源、能源儲備物的胞內聚酯。根據相關報道，將 PHB 合成代謝基因簇導入細胞內，可實現 PHB 與某些代謝產物的聯產和增產，提高底物的利用率。L-異亮氨酸是一種人體必需氨基酸，因其在醫藥、食品和健康保健領域有廣泛的應用，而使其近幾年的生產能力發展迅速，目前國際上比較先進的主流生產方式為發酵法生產 L-異亮氨酸。谷氨酸棒桿菌(Corynebacteriumglutamicum)是一種小棒狀、革蘭氏陽性的食品安全生產菌，目前已經用于工業生產 L-異亮氨酸，本成果構建能高產 PHAs 的 C. glutamicum 菌株，具有工業化應用潛力。