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本產品和技術依據細胞代謝流在線檢測與計算分析原理，配置上除常規的溫度、攪拌轉 速、消泡、pH、溶解氧濃度 (DO) 等測量控制以外，還增添了發酵液真實體積、高精度補料量 (如基質、前體、油、酸堿物) 測量與控制，高精度通氣流量與罐壓電信號測量與控制，并與尾 氣CO2和O2分析儀或質譜儀連接。可精確得到發酵過程計算機參數優化與放大所必需的包括 各種代謝流特征或工程特征的間接參數，如攝氧率 (OUR) 、二氧化碳釋放率 (CER) 、呼吸商 (RQ) 、體積氧傳遞系數 (KLa) 、比生長速率 (μ) 等。廣泛應用于生物制藥 (傳統生物制藥和現 代基因工程制藥) 、食品輕工發酵、農業生物 (微生物飼料、微生物農藥、微生物肥料和動物 疫苗) 、新興生物能源和石化環保等行業工業化工程項目的系統設計和全面技術實施。帶動了 多個行業技術進步。

重金屬、有毒有機物排放入海后,被海洋生物吸收并隨食物鏈積累與放大,嚴重損害海產品的質量,威脅生態環境與人類健康。因此,開展室內養殖海水主要污染重金屬、有機物的有效凈化技術研究,對于提高養殖海水環境質量和保證水產養殖業可持續健康發展具有重要意義。 本文針對室內養殖海水污染特點和海水高復雜體系對重金屬測定的化學干擾問題,研究和建立了測定重金屬離子新方法;從海水中篩選出耐重金屬離子的細菌,借助現代分子生物學技術對微生物進行研究;用海藻酸鈉和四氧化三鈷固定化,進行室內養殖海水中重金屬吸附和有機物去除研究。借助XPS、XRD、FTIR、SEM等手段研究了海水中重金屬離子去除機理。

選育高產菌種和發展賴氨酸生產對于提高食品中蛋白質 利用率,增強人民體質以及發展家禽飼養業等具有十分重要的意義,對于以谷物為主要食物的我國尤為重要。本實驗室通過誘變選育和基因工程手段對大腸桿菌進行改造，獲得一株高產賴氨酸生產菌株，發酵培養 36 h，賴氨酸鹽酸鹽產量高達 193 g/L，葡萄 糖得率為 74%左右。 關鍵技術 (1)本研究以玉米漿為氮源，有效的降低了發酵成本； (2)以葡萄糖為原料生產 L-脯氨酸的高轉化率發酵，該法綠色、環保、可持續，具有經濟競爭力，有很好的產業應用前景； (3)以大腸桿菌為宿主，不僅縮短了發酵周期，而且也降低了染菌幾率。 

通過基因工程手段，構建了高產 L-天冬氨酸酶和 L-天冬氨酸-α-脫羧酶共表達重組菌株。主要技術指標： 在轉化體系中，濕菌體添加量 20 g/L，底物 富馬酸 158.0 g/L，轉化周期 12~14 h，β-丙氨酸產量 118.6 g/L，底物摩爾轉化率 98%；(2) 濕菌體添加量 30 g/L，底物富馬酸 216.0 g/L，轉化 12~14 h，β-丙氨酸產量 162.1 g/L，底物摩爾轉化率 98%。 關鍵技術 以大腸桿菌為宿主，生長快，周期短，催化效率高；(2)以廉價的富馬酸為底物生產高附加值β-丙氨酸，成本低，收益高；(3)微生物轉化具有專一性強、條件溫和的優點，該法綠色、環保、可持續，具有經濟競爭力，有很好的產業應用前景。 

L-纈氨酸是生命有機體的重要組成部分，在生命體內物質代謝調控和信息傳遞等許多方面扮演著重要角色。L-纈氨酸屬于八種必需氨基酸之一，也是三種支鏈氨基酸之一。L-纈氨酸發酵是典型的代謝控制發酵。國內雖有天然蛋白質水解液分離提取 L-纈氨酸的產品，但由于其產量很低，質量不佳，純度不高，所以無法實現大規模工業化生產。利用微生物發酵法生產 L-纈氨酸具有原料成本低，反應條件溫和及易實現大規模生產等優點，是一種非常經濟的生產方法。但是， 以微生物發酵法生產 L-纈氨酸，國內大多數菌株的產酸水平不高，特別是 L-纈氨酸的生產水平和產量遠不能滿足國內市場的需求。因此，開展發酵法生產 L-纈氨酸的研究具有極其重要的意義。本研究室通過高通量篩選策略，獲得一株高產纈氨酸的黃色短桿菌。 

成果描述：借助白酒微生態研究構建的白酒菌種庫及信息資源庫，運用現代生物工程技術實現傳統釀酒工藝中廢棄物資源的高效利用。將傳統制曲工藝與復合酶、復合酵母配合技術相結合，精心制作而成的具有較高的產酯能力和出酒率的丟糟專用釀酒微生物制劑。可以提高原材料利用率、增加酒糟單細胞蛋白、消化性酶、有機性礦物質的含量等。市場前景分析：可應用于食品加工、釀造或發酵產品生產企業。產品有良好的市場前景。與同類成果相比的優勢分析：白酒丟糟專用的釀酒微生物制劑，為淺褐色粉粒，含高活性釀酒酶類和多種生香酵母，每噸酒渣可再產50度酒20kg。年產300噸，年銷售收入300萬元。

番茄紅素具有強抗氧化作用，有卓越的防癌、抗癌、預防心血管疾病等功效，在食品、保健品、化妝品以及醫藥領域具有重要用途。目前，國外已將這一產品廣泛用于食品添加劑、功能性食品、醫藥原料等方面。2003 年，美國《時代》雜志把番茄紅素列在“對人類健康貢獻最大的食品”之首，番茄紅素由于其優越的功能和防癌、抗癌作用，被譽為“植物黃金”，成為“二十一世紀醫藥保健制品 新寵”。 本項目采用生物發酵法生產番茄紅素，具備了工業化開發的條件，生產工藝成熟，產品質量穩定，番茄紅素產量可達 1.5-2.5g/L，處于國內領先水平。 創新要點 采用三孢布拉酶菌發酵生產番茄紅素，其合成水平高于多種生物體，而且具有生產原料易獲得，不受自然條件限制，周期短和適用工業生產等優點。 

成果簡介： 微生物除臭技術是利用能夠轉化或者降解惡臭物質的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對生活污水和生活垃圾等散發的含硫、含氮等惡臭氣體進行凈化，將硫化氫、硫醇和氨氣等惡臭成分轉化為無害無臭的物質，達到改善空氣質量、保護人民身體健康的目標。其基本原理是利用微生物把溶解水中的惡臭物質吸收于微生物自身體內，通過微生物的代謝活動使其降解的一種過程。從微生

低聚果糖是由果糖基連接生成的多糖，微生物來源的果聚糖是含 有β (2→6) 糖苷鍵及少量β (2→1)側鏈的果聚糖，低聚果糖具有改善腸道菌群平衡的作用。低聚果糖特有的理化特性和生理功效如水溶 性膳食纖維、雙歧桿菌增殖因子等是以高純度低聚果糖為原料作實驗 而得結論。除了具有天然多糖共同的特點如生物相容性、生物降解性、 安全無毒，還具有抗腫瘤、抗糖尿病、免疫增強、降血脂等多種重要 的生物學功能，而且可用于制備納米材料，在生物醫藥和功能食品等 方面具有巨大的應用潛能，體現出巨大的潛在市場價值。 國內目前 以酶轉化法生產的低聚果糖執行國家低聚果糖標準 GB/T 23528- 2009，產品是蔗糖-果糖或果糖-果糖聚合度為 2-9 的功能性低聚糖， 分子量為 342-1476。 新一代低聚果糖采用菌體發酵法合成生產，美 國市售產品分子量約 5000。是很好的益生元產品。 項目特色和創新之處： 南開大學環境微生物與微生物制造研究室從發酵食品中分離得 到一株解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能夠利用 蔗糖合成低聚果糖。為了提高低聚果糖的產量和純度，項目組采用溫 敏質粒結合反向篩選標記-------無痕基因敲除法對菌株的其他胞外產 物和六個胞外蛋白基因以及 3 個細菌胞外多糖基因（簇）進行了敲除； 5 L 罐分批發酵低聚果糖的產量（42 h）達到 43.34 g/L。為了進一步 提高蔗糖酶的分泌表達，項目組整合強啟動子和信號肽對菌種進行改 造，在 5 L 發酵罐采用補料分批發酵工藝，菌株低聚果糖產量達 101.7 g/L。分子量約 5000 Dal，純度 95%以上。 項目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是分離自傳統發酵食品，生 產主要原料為蔗糖；菌種改造采用無痕基因編輯技術，具有安全性 2. 補料分批發酵產量為：101.7 g/L;分子量約為 5000；純度大于95.0%; 3. 授權專利號為：ZL201410405975.2 市場應用前景： 目前,低聚果糖的應用領域逐步擴大，除了生產人類保健品口服 制劑之外，在中老年營養品、中老年專用奶粉、嬰兒奶粉、部分營養 飲料等中實施添加；某些化妝品中也需要加入低聚果糖。還是替代抗 生素在飼料中添加的主要成分之一。隨著腸道菌群影響人類健康研究 新成果的不斷報道，低聚果糖----益生元/膳食纖維越來越受到人們 的青睞。開展該產品的生產將會獲得巨大的經濟效益和社會效益。另 外，生產中實施廢菌體回用技術工藝，可使發酵做到近零排放，具有 綠色生態效益.

已有樣品/n首次實現利用葡萄糖為原料微生物高效合成燈盞乙素，在3升發酵罐，發酵93h，燈盞乙素產量可達500毫克/升，預計近期內能達到3克/升，并已初步建立了提取工藝。燈盞乙素微生物合成技術與傳統生產方法相比，燈盞乙素生產能不受土地種植面積和植物生長時間限制、生產效率不受自然條件限制、對環境更加友好、燈盞乙素含量高成份單一、分離提取更容易、成本大幅降低，具有很好的應用前景。目前國內燈盞乙素年產量約10噸，隨著國內市場逐年增長，五年內燈盞乙素需求量至少可增長到70噸，如果國際市場打開，燈盞乙素純品需求