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本發(fā)明達到的技術(shù)效果為工程化釀酒酵母菌可實現(xiàn)無需添加異源前體物或底物僅通過培養(yǎng)微生物即可從頭合成高效人參皂苷Ro、竹節(jié)參皂苷Ⅳa、姜狀三七苷R1等三種齊墩果烷型稀有人參皂苷以及金盞花苷E。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 人參皂苷Ro 是人參的主要活性成分之一，具有多種藥理、生理活性,在人參中含量較低（約0.4%），無法滿足日益增長的市場需求，而利用微生物從頭合成人參皂苷Ro則可以有效解決該問題，顛覆傳統(tǒng)的獲取方式，然而合成途徑未知，目前尚未有利用微生物從頭合成的報道。 本發(fā)明技術(shù)方案：1.通過生物信息學(xué)分析，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的多種植物基因組、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行分析和比對，初步篩選候選基因，再結(jié)合前期經(jīng)驗和實驗基礎(chǔ)通過進化樹分析、同源建模、分子對接、保守序列分析等手段，確定最終的候選基因；2.通過酶工程等手段，對候選基因進行重組表達、體外酶活驗證、底物譜驗證等，挑選最合適的酶；3.通過合成生物學(xué)、代謝工程、分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)手段，對相關(guān)酶進行質(zhì)粒構(gòu)建、底盤宿主代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控、異源途徑整合，最終成功構(gòu)建人參皂苷Ro微生物細胞工廠。 本發(fā)明解決了人參皂苷Ro天然代謝途徑未知、異源途徑與底盤宿主適配性、已報道相關(guān)酶活性低等關(guān)鍵技術(shù)問題。本發(fā)明達到的技術(shù)效果為工程化釀酒酵母菌可實現(xiàn)無需添加異源前體物或底物僅通過培養(yǎng)微生物即可從頭合成高效人參皂苷Ro、竹節(jié)參皂苷Ⅳa、姜狀三七苷R1等三種齊墩果烷型稀有人參皂苷以及金盞花苷E。 本發(fā)明創(chuàng)新點包括：1.通過基因挖掘手段獲得的關(guān)鍵酶性能遠遠優(yōu)于已報道的酶；2.通過基因挖掘手段獲得的多個關(guān)鍵酶，實現(xiàn)了人參皂苷Ro的合成途徑構(gòu)建；3.首次實現(xiàn)了利用微生物從頭合成人參皂苷Ro、竹節(jié)參皂苷Ⅳa、姜狀三七苷R1等三種齊墩果烷型稀有人參皂苷以及金盞花苷E。 齊墩果烷型稀有人參皂苷，由于其豐富且具備一定特殊性的藥理、生理活性，可作為現(xiàn)有人參皂苷市場的強力補充，應(yīng)用前景廣闊。而其天然含量極低，利用微生物對其進行從頭合成可大大降低生產(chǎn)成本與產(chǎn)物分離純化難度，減少有機試劑用量，不依賴植物種植，周期更短，符合國家綠了環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的硬性要求，微生物綠色制造是當前的政策導(dǎo)向也是發(fā)展的必然趨勢。

北京化工大學(xué)的富硒酵母生產(chǎn)技術(shù)，預(yù)計投產(chǎn)后將年生產(chǎn)富硒酵母500噸；進一步開發(fā)后還將生產(chǎn)水溶性酵母多糖、羧甲基葡聚糖等產(chǎn)品，希望尋求進行更深層次的合作。已在實驗室進行連續(xù)3批5升~30升發(fā)酵小試的工藝研究與優(yōu)化，以及相應(yīng)的分離工藝。經(jīng)過培訓(xùn)后，使合作企業(yè)技術(shù)人員能夠熟練掌握有關(guān)的菌種培養(yǎng)和發(fā)酵、后提取技術(shù)。并且能夠重復(fù)出上述結(jié)果。小試指標如下：發(fā)酵周期小于48小時，酵母硒含量大于2000ppm，酵母細胞干重大于60 g/L。酵母菌，人類直接食用量最大的一種微生物。酵母菌體含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖分和B族維生素等，以及酶、輔酶、核糖核酸、甾醇和一些新陳代謝的中間產(chǎn)物。硒是人體所必需的微量元素，有很重要的生理功能，與人類的健康密切相關(guān)。硒能夠預(yù)防和抑制腫瘤、抗衰老、維持心血管系統(tǒng)的正常功能，預(yù)防動脈硬化和冠心病的出現(xiàn)。缺硒會導(dǎo)致克山病和大骨結(jié)病，還會誘發(fā)白內(nèi)障、肝病和胰腺病等等。富硒酵母可作為補硒保健食品和藥品的原料、營養(yǎng)強化食品中硒營養(yǎng)素強化的原料、其他需要強化硒營養(yǎng)素的產(chǎn)品等。 本技術(shù)通過對硒元素來源進行大量試驗研究，采用含有硒元素的鹽類和碳質(zhì)頁巖硒礦石為硒的原材料，從而有效利用硒礦石轉(zhuǎn)化為有機硒，安全生產(chǎn)，制備富硒酵母。富硒酵母是將酵母菌在富硒培養(yǎng)基中培養(yǎng)所得，富硒培養(yǎng)基中的硒元素來源為硒礦石。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的富硒酵母制備方法具有如下優(yōu)點和顯著進步：（1）采用成分相對穩(wěn)定的硒礦石作為硒元素的來源，拓寬了用于酵母富硒的硒源材料，有利于硒礦資源的充分利用。（2）采用磷酸鹽作為去除重金屬元素的沉降劑，比蛋白質(zhì)廉價，比硫化氫安全、方便。（3）有機硒轉(zhuǎn)化率高，所得富硒酵母的含硒量為180-260μg/Kg。

分析酵母菌發(fā)酵時溫度、二氧化碳濃度的變化

近日，我校生物工程學(xué)院蔡孟浩課題組在畢赤酵母合成生物系統(tǒng)方面取得重要進展，通過設(shè)計靈活可控的新型人工轉(zhuǎn)錄器件庫，實現(xiàn)了天然藥物合成途徑的精細表達控制，相關(guān)成果以“Yeast transcriptional device libraries enable precise synthesis of value-added chemicals from methanol”為題，在線發(fā)表于Nucleic Acids Research（《核酸研究》IF=19.610）。

該固定化酵母載體是以南開大學(xué)校本部為依托，南開大學(xué)云南研究院研發(fā)出的高科技專利產(chǎn)品。采用原生質(zhì)體融合、誘變育種等現(xiàn)代微生物技術(shù)選育出優(yōu)良酵母菌種，將其固定在新型有機－無機復(fù)合載體上，采用兩罐連續(xù)流動發(fā)酵法即可滿足高效率(10小時以內(nèi)完成)發(fā)酵的要求，具有耐高酒份（10～13%），低殘?zhí)牵?.2～1.8%）、耐高滲（40°Bx）、耐高溫（35-37℃）、耐高酸(pH2.5-5.0)的優(yōu)點。適用于酒精生產(chǎn)，使用壽命一年以上，也適用于廢糖蜜發(fā)酵、無酸發(fā)酵等環(huán)保酒精生產(chǎn)工藝，并可廣泛用于發(fā)酵工業(yè)、環(huán)保、醫(yī)

該專利首次利用畢赤酵母細胞展示技術(shù)，通過酵母細胞壁蛋白融合表達的方法，實現(xiàn)了脂肪酶分子的細胞自固定化，有效地解決了脂肪酶進一步加工與應(yīng)用過程的穩(wěn)定性；利用酵母細胞展示的一步酶固定化技術(shù)，減少了傳統(tǒng)固定化酶方法的酶分離純化的步驟和損失，解決了酶在使用過程的回收及反復(fù)使用的問題；將細胞展示脂肪酶的產(chǎn)酶水平進一步提高達到國際先進水平，為脂肪酶的在食品、飼料等領(lǐng)域的高效應(yīng)用提供了保證；參評專利在芳香酯生產(chǎn)、白酒釀造及脂酶復(fù)合飼料酶制劑生產(chǎn)等領(lǐng)域?qū)嵤?yīng)用，有效推動了行業(yè)技術(shù)進步和應(yīng)用企業(yè)產(chǎn)品在國內(nèi)外的競爭力，近3年相關(guān)產(chǎn)品新增總銷售額7.29億元，實現(xiàn)利稅1.34億元。獲得了第十九屆中國專利獎。

研發(fā)階段/n內(nèi)容簡介：酵母是一類與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的真核微生物，啤酒酵母細胞壁厚約25nm，約占細胞干重的25-30％，主要由D-葡萄聚糖和D-甘露聚糖兩類多糖組成，含有少量的蛋白質(zhì)、脂類和礦物質(zhì)。大約等量的葡萄聚糖和甘露聚糖占細胞壁干重的85％。這些酵母細胞壁多糖在人的消化道中難以被消化，可作為膳食纖維發(fā)揮作用，并具有增強細胞免疫力、提高巨噬細胞活性、抗病毒及抗癌等功效。本課題研究了啤酒廠廢酵母泥中酵母胞壁多糖的提取與純化方法。提出了最佳提取工藝路線；確定出最佳提取劑種類；探索出提取劑濃度、提

提供遺傳性狀穩(wěn)定、高產(chǎn)蝦青素的法夫酵母（ Phaffia rhodozyma） YZUXHONG686CCTCC NO.M 208262 ， 在食品、醫(yī)藥、化妝品及養(yǎng)殖行業(yè)可得到廣泛的應(yīng)用。

中試階段/n該項目公開了一株飼用布拉氏酵母及其應(yīng)用，申請人自土壤中篩選出一株布拉氏酵母，經(jīng)體外實驗檢測發(fā)現(xiàn)，該布拉氏酵母具備良好的耐鹽，耐胃酸，耐人工腸液，耐熱的能力，該菌株已送至中國典型培養(yǎng)物保藏中心保藏，保藏編號：CCTCCNO：M2014211。將該菌接種于麩皮，料水比1：2，糖化酶添加量200U/g，可溶性淀粉添加量2.4%，氯化銨添加量0.9%，發(fā)酵溫度30℃，發(fā)酵周期60h，可獲得高密度的發(fā)酵產(chǎn)物。經(jīng)仔豬實驗，發(fā)現(xiàn)能順利通過胃腸環(huán)境，在腸道內(nèi)發(fā)揮生理活性作用，能維持動物腸道微生態(tài)平衡，改