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油脂是天然可再生的資源，用其作原料所開發(fā)與生產(chǎn)的化工產(chǎn)品具有低毒性、易生物降解、人體親和性和環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世紀(jì)50年代末60年代初，20世紀(jì)80年代飛速發(fā)展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成廣泛的應(yīng)用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基礎(chǔ)組分，又在化工領(lǐng)域有廣泛的用途。 本技術(shù)采用動(dòng)植物油脂、廢棄餐飲油、酸化油脂或棕櫚油等為原料，通過與甲醇酯交換工藝生產(chǎn)脂肪酸甲酯產(chǎn)品，可進(jìn)一步通過環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧化脂肪酸甲酯。產(chǎn)品閃點(diǎn)180℃以上，酸值0.6～0.8，轉(zhuǎn)化率95%以上。

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng)域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸非依賴型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產(chǎn)量，項(xiàng)目組采用無痕基因編輯技術(shù)對(duì)菌株進(jìn)行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項(xiàng)目組從發(fā)酵食品中分離得到，它能夠從蔗糖出發(fā)合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對(duì) γ-PGA 合成相關(guān)的八個(gè)代謝通路進(jìn)行改造包括：γ-PGA 降解相關(guān)途徑；細(xì)胞呼吸鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細(xì)菌多糖合成途徑；次級(jí)小分子代謝產(chǎn)物合成途徑；細(xì)胞自誘導(dǎo)因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優(yōu)基因工程菌株 NK-anti-rocG（敲除了 epsA-O 操縱子（負(fù)責(zé)胞外多糖合成），sac 操縱子（負(fù)責(zé)果聚糖合成），lps（脂多糖合成相關(guān)），pta（乙酸合成相關(guān)），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細(xì)胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達(dá)anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達(dá)））γ-PGA 搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量從 3.8g/L 提高到 11.04 g/L，較對(duì)照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產(chǎn)物純度也從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補(bǔ)料分批發(fā)酵實(shí)驗(yàn)得到 NK-anti-rocG菌株產(chǎn)量可達(dá) 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。 項(xiàng)目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌株；發(fā)酵生產(chǎn)主要原料為蔗糖； 2. 補(bǔ)料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：20.3 g/L。 3. 授權(quán)專利號(hào)為：ZL200810053900.7 市場(chǎng)應(yīng)用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng)域。本項(xiàng)目采用谷氨酸非依賴型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發(fā)酵菌種，以蔗糖為原料發(fā)酵法生產(chǎn) γ-聚谷氨酸，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

當(dāng)前我國(guó)食品安全形勢(shì)令人擔(dān)憂。在種植過程中會(huì)使用除草劑、化學(xué)殺蟲劑。存在低毒農(nóng)藥的過量反復(fù)使用以及高毒農(nóng)藥的非法使用問題。以韭菜為例，農(nóng)戶每收獲一次，通常會(huì)使用一次農(nóng)藥提前預(yù)防韭菜地下害蟲韭蛆的危害。低毒農(nóng)藥長(zhǎng)期使用，會(huì)造成害蟲抗藥性增加，農(nóng)藥的使用頻次及單次用量不斷增加，造成農(nóng)藥的不規(guī)范使用問題。同時(shí)，為了保證產(chǎn)量，有的種植戶會(huì)非法使用 3911、敵敵畏、涕滅威等在蔬菜上禁用的劇毒農(nóng)藥。經(jīng)過前期積累，目前實(shí)驗(yàn)室建立了有害昆蟲天敵—昆蟲病原線蟲研發(fā)應(yīng)用平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室分別從天津、云南、寧夏、江蘇、山東等地采取土壤樣品，分離到昆蟲病原線蟲品系四十余株，均表現(xiàn)出具有很好的防蟲效果。項(xiàng)目先后在天津各區(qū)縣、北京、河北秦皇島、河北張家口、山東萊西、山東平度山東壽光、江蘇泰州等地開展推廣應(yīng)用。我們將建立全國(guó)性的昆蟲病原線蟲資源庫，并發(fā)展相關(guān)應(yīng)用技術(shù)。 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)： 在放心蔬菜生產(chǎn)過程中，我們會(huì)在防蟲網(wǎng)、黃板等物理措施的基礎(chǔ)上，采用以蟲治蟲技術(shù)（昆蟲病原線蟲、捕食螨、蚜繭蜂）對(duì)地下害蟲和地面害蟲進(jìn)行綜合防治。同時(shí)，在蔬菜反季節(jié)種植過程中，我們會(huì)采用熊蜂授粉，機(jī)械振動(dòng)授粉，保障蔬菜產(chǎn)量，承諾做到整個(gè)生產(chǎn)過程中不使用一滴化學(xué)農(nóng)藥。此外，采用人工除草和生物除草等措施，禁止使用任何化學(xué)除草劑，保障土壤質(zhì)量和蔬菜質(zhì)量安全。 市場(chǎng)應(yīng)用前景： 采用“以蟲治蟲”技術(shù)生產(chǎn)的韭菜，農(nóng)藥殘留未檢出。已經(jīng)通過淘寶網(wǎng)在全國(guó)進(jìn)行銷售。主要在天津地區(qū)銷售，每斤售價(jià)達(dá) 15 元。2016 年春節(jié)，放心韭菜一度供不應(yīng)求。一方面說明韭菜質(zhì)量的可靠性，另一方面說明了大家對(duì)放心蔬菜的強(qiáng)大需求。自 2016 年 6 月，我們已經(jīng)著手展開家庭配菜。在以蟲治蟲的基礎(chǔ)上，結(jié)合物理防治，推廣自然農(nóng)法，讓作物按照自然方式生長(zhǎng)。種植過程中，杜絕使用化學(xué)農(nóng)藥。目前已經(jīng)給將近七十個(gè)家庭和兩個(gè)幼兒園配菜，反饋效果相當(dāng)好。 近期我們將在中糧我買網(wǎng)、京東和其他一些網(wǎng)站，銷售我們的蔬菜。當(dāng)前我們主要以天津基地為主，輻射京津冀，預(yù)期能夠達(dá)到兩千會(huì)員，爭(zhēng)取五年內(nèi)年銷售額達(dá)到 2000 萬到 3000 萬。另外，當(dāng)前情況下以下蔬菜農(nóng)藥殘留問題突出。首先是韭菜，其次圓白菜，然后是葉菜類。基于此，我們還將推出幾個(gè)蔬菜單品。 

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：曝氣生物濾池（biological aerated filter），簡(jiǎn)稱 BAF，是近年來國(guó)際上興起的污水處理新技術(shù)。目前在歐、美和日本等國(guó)家得到較多應(yīng)用。BAF 具有去除有機(jī)物、脫氮、除去有害物質(zhì)的作用，其最大特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，并節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池。該工藝占地面積小、基建投資少、能耗及運(yùn)行成本均低于傳統(tǒng)的生物處理工藝。曝氣生物濾池在污水回用處理、小區(qū)生活污水、生活雜排水回用，中水工程以及微污染水處理和受污染的城市河道水質(zhì)凈化等方面具有很大的具有非常好的發(fā)展前景和具有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：曝氣生物濾池是一種高效低能耗生物反應(yīng)器，濾天津大學(xué)科技成果選編池內(nèi)裝填高比表面積的的輕質(zhì)顆粒填料，以提供微生物膜生長(zhǎng)的載體。并根據(jù)污水流向不同分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在填料下部鼓風(fēng)曝氣，使空氣與污水逆向或同向接觸，污水中的有機(jī)物與填料表面生物膜通過生化反應(yīng)得到穩(wěn)定，填料同時(shí)起到物理過濾作用。 該項(xiàng)目開發(fā)的使用輕質(zhì)顆粒填料的 BAF 工藝具有主要的優(yōu)點(diǎn)： 1、重力流反沖洗無需反沖泵，節(jié)省動(dòng)力，操作簡(jiǎn)單； 2、濾頭布置在濾池頂部，不與預(yù)處理水接觸，不易堵塞，便于更換； 3、硝化和反硝化可在同一池內(nèi)完成。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：該技術(shù)為國(guó)內(nèi)先進(jìn)，正在申請(qǐng)專利。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)： 1、該技術(shù)既可制造為一體化設(shè)備，應(yīng)用于分散的、小型的中水處理；也可用于大中型污水處理廠。 2、產(chǎn)品設(shè)備系列：50m3 /d,100 m3 /d,200 m3 /d.年產(chǎn) 10 臺(tái) 100m3 /d 的設(shè)備，創(chuàng)造產(chǎn)值 400 萬元。 應(yīng)用領(lǐng)域：城市污水處理、小區(qū)生活污水、生活雜排水回用處理，中水工程以及微污染水處理和受污染的城市河道水質(zhì)凈化。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓，合作生產(chǎn)，聯(lián)合承攬工程。

將秸稈等生物質(zhì)垃圾轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)可燃?xì)怏w再利用可以消除農(nóng)業(yè)區(qū)燒秸稈造成的空氣污染，還可以大大減少化石能源消耗及二氧化碳排放。傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱化學(xué)氣化方法會(huì)產(chǎn)生大量的生物質(zhì)焦油，焦油的能量一般占總能量的5%～15%,這部分能量因難于被利用而被浪費(fèi)。焦油在燃?xì)廨斔瓦^程中冷凝下來形成粘稠的液體,附著于管道和設(shè)備的壁面上,很容易造成管道堵塞，而且焦油在燃燒時(shí)容易產(chǎn)生碳基顆粒排放物,造成空氣污染并對(duì)燃?xì)饫迷O(shè)備有嚴(yán)重的損害。 團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的生物質(zhì)氣化成套設(shè)備采用了先進(jìn)的焦油裂解工藝和獨(dú)特的專利技術(shù)催化劑，具有無二次污染、含氫量高、熱值高、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，顯著降低了生物質(zhì)燃?xì)庵械慕褂秃浚岣吡巳細(xì)馄焚|(zhì)，保證了設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。本項(xiàng)目的目標(biāo)產(chǎn)品是中大規(guī)模生物質(zhì)連續(xù)氣化成套設(shè)備，產(chǎn)品主要適用于500戶左右農(nóng)戶相對(duì)集中居住的大中型自然行政村屯或鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民小區(qū)，所產(chǎn)生的生物質(zhì)可燃?xì)饪晒┚用竦淖鲲垺⒍救∨壬罨顒?dòng)的需要。項(xiàng)目設(shè)備可以用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)校、工廠等中小型企事業(yè)單位的大面積區(qū)域性冬季集中取暖、供熱，也可用于農(nóng)村的大棚種植、禽畜圈舍等生產(chǎn)項(xiàng)目的大面積聯(lián)合集中供熱，還可為木材、谷物、煙草等農(nóng)林產(chǎn)品在加工生產(chǎn)過程中的烘干作業(yè)提供燃料。本項(xiàng)目技術(shù)已經(jīng)在東北和江蘇做過兩個(gè)示范性項(xiàng)目，技術(shù)較為成熟，產(chǎn)業(yè)化條件良好，可進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

精氨酸酶它能將精氨酸水解，生產(chǎn)鳥氨酸和尿素，是生物體中參與尿素循環(huán)而起作用的酶。基于這個(gè)反應(yīng)機(jī)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(xì)胞癌、黑色素細(xì)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(zhì)氨基酸，具有保肝護(hù)肝、促進(jìn)垂體分泌生長(zhǎng)激素、提 高血清中的胰島素類生長(zhǎng)因子的水平、進(jìn)而促進(jìn)肌肉的生成、緩解運(yùn)動(dòng)后的身體疲勞及運(yùn)動(dòng)后人體內(nèi)氮的失衡等功能。 本項(xiàng)目通過菌種篩選獲得高產(chǎn)精氨酸酶菌株，并將其用于鳥氨酸的生物制備，鳥氨酸產(chǎn)量可達(dá)到 70g/L 以上，底物精氨酸的摩爾轉(zhuǎn)化率 96%。

1 成果簡(jiǎn)介 生物質(zhì)材料是我國(guó)戰(zhàn)略性新興材料產(chǎn)業(yè)和生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域，利用豐富的生物質(zhì)資源開發(fā)環(huán)境友好和可循環(huán)利用的生物基材料，最大限度地利用紙包裝廢棄物和農(nóng)業(yè)廢棄物，制備的材料用以替代木材和黏土等材料，對(duì)于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)具有重大意義。 本課題利用廢紙、黏合劑和生物質(zhì)纖維原料（各類農(nóng)作物秸稈粉末等）采用擠出法加工一種一定截面形狀的型材，可進(jìn)行多種后期加工，可制成包裝構(gòu)件、包裝型材和輕質(zhì)墻體材料等，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，技術(shù)方案新穎，生產(chǎn)效率高。 2 關(guān)鍵技術(shù) 項(xiàng)目成果突破的關(guān)鍵技術(shù)包括： （1）基于擠出工藝的原材料配方研究。通過配方和工藝參數(shù)研究，解決了一般生物質(zhì)材料難以擠出加工的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)擠出加工。形成配方方案一套； （2）基于廢紙和生物質(zhì)材料的型材制備技術(shù)方案研究。開發(fā)完成主要技術(shù)裝備方案，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)室條件下的成型模具一套，可較好實(shí)現(xiàn)材料制備。相關(guān)設(shè)備方案經(jīng)細(xì)化和放大即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； （3）為滿足擠出制品后期加工的要求，開發(fā)了一種復(fù)配表面施膠劑，可用于制品的表面處理以及覆面材料的粘合，以利于加工制造外觀美觀、綜合性能優(yōu)越的型材成品。形成專利配方一套。 3 知識(shí)產(chǎn)權(quán)及項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況； 獲得發(fā)明專利 3 項(xiàng)： ZL 201410097780.6，環(huán)保生物質(zhì)材料及其制備方法； ZL 2012105235432，植物纖維發(fā)泡包裝板材及其加工工藝和模具； ZL 201310583602.x，復(fù)配表面施膠劑及其制備方法和應(yīng)用。 4 項(xiàng)目成熟度 該項(xiàng)目已完成實(shí)驗(yàn)室成果，成熟度 85%。 5 投資期望及應(yīng)用情況 該項(xiàng)目期望以技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合作開發(fā)方式進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，預(yù)期投資額 500-700 萬元（不含廠房）。其項(xiàng)目成果、技術(shù)方案在國(guó)內(nèi)包裝廢棄物綜合利用、農(nóng)作物秸稈高效利用方面屬領(lǐng)先地位。項(xiàng)目產(chǎn)品屬材料制備基礎(chǔ)技術(shù)；可用于不同生物質(zhì)原料的連續(xù)式擠出加工處理，后續(xù)跟進(jìn)各種最終加工工藝以制備不同生物質(zhì)基型材。預(yù)期應(yīng)用領(lǐng)域包括包裝輔材、建材、家具。

谷氨酸脫羧酶(glutamate decarboxylase , GAD)能專一地催化 L-谷氨酸裂解為γ-氨基丁酸和 CO2 的作用，以發(fā)酵培養(yǎng)的全細(xì)胞或酶液作為催化劑轉(zhuǎn)化生產(chǎn)γ-氨基丁酸，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，條件容易控制，轉(zhuǎn)化體系雜質(zhì)含量少，收率高，環(huán)境友好。本技術(shù)方法通過蛋白質(zhì)工程改造和基因工程手段構(gòu)建了高產(chǎn)谷氨酸脫羧酶的突變株，經(jīng)培養(yǎng)后，轉(zhuǎn)化體系中添加濕菌體 10 g/L，以分批補(bǔ)料添加谷氨酸，轉(zhuǎn)化 7 h，γ-氨基丁酸產(chǎn)量為 425.0 g/L，摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá)到 98%，γ-氨基丁酸生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到 60.7 g/(L•h)。 關(guān)鍵技術(shù) (1) 以大腸桿菌為宿主，生長(zhǎng)快，周期短，催化效率高； (2)以廉價(jià)的富馬酸為底物生產(chǎn)高附加值β-丙氨酸，成本低，收益高； (3)微生物轉(zhuǎn)化具有專一性強(qiáng)、條件溫和的優(yōu)點(diǎn)，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)， 具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。

結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研和數(shù)據(jù)庫檢索，選擇 L-氨基酸脫氨酶在大腸桿菌中進(jìn)行異源表達(dá)，對(duì)菌株進(jìn)行發(fā)酵條件優(yōu)化和轉(zhuǎn)化條件優(yōu)化，并對(duì)野生型 L-氨基酸脫氨酶進(jìn)行蛋白質(zhì)工程改造，一定程度上減輕了產(chǎn)物抑制作用，產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率都有所提高。主要技術(shù)指標(biāo)：濕菌體 15g/L，底物 L-纈氨酸 100 g/L，α-酮異戊酸產(chǎn)量為 95.6 g/L，轉(zhuǎn)化率為 96.4%。 關(guān)鍵技術(shù) (1)以大腸桿菌為宿主，生長(zhǎng)快，周期短，催化效率高； (2)對(duì)野生型 L-氨基酸脫氨酶進(jìn)行蛋白質(zhì)工程改造，一定程度上減輕了產(chǎn)物抑制作用，產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率都有所提高； (3)微生物轉(zhuǎn)化具有專一性強(qiáng)、條件溫和的優(yōu)點(diǎn)，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。 

通過微生物育種和基因工程手段相結(jié)合，獲得了一株脯氨酸高產(chǎn)菌株黃色短桿菌。發(fā)酵培養(yǎng) 65~68 h， L-脯氨酸產(chǎn)量高達(dá) 100 g/L，葡萄糖得率為 45%左右。 關(guān)鍵技術(shù) (1)本研究以玉米漿為氮源，有效的降低了發(fā)酵成本； (2)以葡萄糖和味精為原料生產(chǎn) L-脯氨酸的高轉(zhuǎn)化率發(fā)酵，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)，具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。