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        對于難降解工業(yè)廢水的處理，單獨催化臭氧氧化技術(shù)存在臭氧劑量大、氣體回收難、出水毒性高等問題，而單獨生物降解處理難降解有機廢水周期長、設(shè)備成本高。催化臭氧氧化與微生物降解近場耦合工藝則將按序進行的催化氧化裝置和生物掛膜裝置兩個處理單元合并，利用催化臭氧技術(shù)提高難降解有機廢水的可生化性，同時采用生物膜技術(shù)減少后續(xù)處理成本，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本提高COD、色度和濁度去除率的效果，同時降低出水毒性，減少環(huán)境生物風(fēng)險。

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(yán)重?fù)p害海產(chǎn)品的質(zhì)量,威脅生態(tài)環(huán)境與人類健康。因此,開展室內(nèi)養(yǎng)殖海水主要污染重金屬、有機物的有效凈化技術(shù)研究,對于提高養(yǎng)殖海水環(huán)境質(zhì)量和保證水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。 本文針對室內(nèi)養(yǎng)殖海水污染特點和海水高復(fù)雜體系對重金屬測定的化學(xué)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(xì)菌,借助現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)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(nèi)養(yǎng)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(chǎn)菌種和發(fā)展賴氨酸生產(chǎn)對于提高食品中蛋白質(zhì) 利用率,增強人民體質(zhì)以及發(fā)展家禽飼養(yǎng)業(yè)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(chǎn)賴氨酸生產(chǎn)菌株，發(fā)酵培養(yǎng) 36 h，賴氨酸鹽酸鹽產(chǎn)量高達 193 g/L，葡萄 糖得率為 74%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)濟競爭力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景； (3)以大腸桿菌為宿主，不僅縮短了發(fā)酵周期，而且也降低了染菌幾率。 

通過基因工程手段，構(gòu)建了高產(chǎn) 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(shù)指標(biāo)： 在轉(zhuǎn)化體系中，濕菌體添加量 20 g/L，底物 富馬酸 158.0 g/L，轉(zhuǎn)化周期 12~14 h，β-丙氨酸產(chǎn)量 118.6 g/L，底物摩爾轉(zhuǎn)化率 98%；(2) 濕菌體添加量 30 g/L，底物富馬酸 216.0 g/L，轉(zhuǎn)化 12~14 h，β-丙氨酸產(chǎn)量 162.1 g/L，底物摩爾轉(zhuǎn)化率 98%。 關(guān)鍵技術(shù) 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(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、條件溫和的優(yōu)點，該法綠色、環(huán)保、可持續(xù)，具有經(jīng)濟競爭力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)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(nèi)物質(zhì)代謝調(diào)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(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵。國內(nèi)雖有天然蛋白質(zhì)水解液分離提取 L-纈氨酸的產(chǎn)品，但由于其產(chǎn)量很低，質(zhì)量不佳，純度不高，所以無法實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-纈氨酸具有原料成本低，反應(yīng)條件溫和及易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點，是一種非常經(jīng)濟的生產(chǎn)方法。但是， 以微生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-纈氨酸，國內(nèi)大多數(shù)菌株的產(chǎn)酸水平不高，特別是 L-纈氨酸的生產(chǎn)水平和產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)市場的需求。因此，開展發(fā)酵法生產(chǎn) 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(chǎn)纈氨酸的黃色短桿菌。 

成果描述：借助白酒微生態(tài)研究構(gòu)建的白酒菌種庫及信息資源庫，運用現(xiàn)代生物工程技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)釀酒工藝中廢棄物資源的高效利用。將傳統(tǒng)制曲工藝與復(fù)合酶、復(fù)合酵母配合技術(shù)相結(jié)合，精心制作而成的具有較高的產(chǎn)酯能力和出酒率的丟糟專用釀酒微生物制劑?？梢蕴岣咴牧侠寐?、增加酒糟單細(xì)胞蛋白、消化性酶、有機性礦物質(zhì)的含量等。市場前景分析：可應(yīng)用于食品加工、釀造或發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。產(chǎn)品有良好的市場前景。與同類成果相比的優(yōu)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(chǎn)50度酒20kg。年產(chǎn)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(yù)防心血管疾病等功效，在食品、保健品、化妝品以及醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要用途。目前，國外已將這一產(chǎn)品廣泛用于食品添加劑、功能性食品、醫(yī)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(yōu)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(jì)醫(yī)藥保健制品 新寵”。 本項目采用生物發(fā)酵法生產(chǎn)番茄紅素，具備了工業(yè)化開發(fā)的條件，生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，番茄紅素產(chǎn)量可達 1.5-2.5g/L，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。 創(chuàng)新要點 采用三孢布拉酶菌發(fā)酵生產(chǎn)番茄紅素，其合成水平高于多種生物體，而且具有生產(chǎn)原料易獲得，不受自然條件限制，周期短和適用工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點。 

成果簡介： 微生物除臭技術(shù)是利用能夠轉(zhuǎn)化或者降解惡臭物質(zhì)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(fā)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(zhuǎn)化為無害無臭的物質(zhì)，達到改善空氣質(zhì)量、保護人民身體健康的目標(biāo)。其基本原理是利用微生物把溶解水中的惡臭物質(zhì)吸收于微生物自身體內(nèi)，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(cè)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(jié)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(xué)功能，而且可用于制備納米材料，在生物醫(yī)藥和功能食品等 方面具有巨大的應(yīng)用潛能，體現(xiàn)出巨大的潛在市場價值。 國內(nèi)目前 以酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的低聚果糖執(zhí)行國家低聚果糖標(biāo)準(zhǔn) GB/T 23528- 2009，產(chǎn)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(fā)酵法合成生產(chǎn)，美 國市售產(chǎn)品分子量約 5000。是很好的益生元產(chǎn)品。 項目特色和創(chuàng)新之處： 南開大學(xué)環(huán)境微生物與微生物制造研究室從發(fā)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(chǎn)量和純度，項目組采用溫 敏質(zhì)粒結(jié)合反向篩選標(biāo)記-------無痕基因敲除法對菌株的其他胞外產(chǎn) 物和六個胞外蛋白基因以及 3 個細(xì)菌胞外多糖基因（簇）進行了敲除； 5 L 罐分批發(fā)酵低聚果糖的產(chǎn)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(fā)酵罐采用補料分批發(fā)酵工藝，菌株低聚果糖產(chǎn)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(tǒng)發(fā)酵食品，生 產(chǎn)主要原料為蔗糖；菌種改造采用無痕基因編輯技術(shù)，具有安全性 2. 補料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：101.7 g/L;分子量約為 5000；純度大于95.0%; 3. 授權(quán)專利號為：ZL201410405975.2 市場應(yīng)用前景： 目前,低聚果糖的應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴大，除了生產(chǎn)人類保健品口服 制劑之外，在中老年營養(yǎng)品、中老年專用奶粉、嬰兒奶粉、部分營養(yǎng) 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(chǎn)品的生產(chǎn)將會獲得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。另 外，生產(chǎn)中實施廢菌體回用技術(shù)工藝，可使發(fā)酵做到近零排放，具有 綠色生態(tài)效益.

已有樣品/n首次實現(xiàn)利用葡萄糖為原料微生物高效合成燈盞乙素，在3升發(fā)酵罐，發(fā)酵93h，燈盞乙素產(chǎn)量可達500毫克/升，預(yù)計近期內(nèi)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(shù)與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，燈盞乙素生產(chǎn)能不受土地種植面積和植物生長時間限制、生產(chǎn)效率不受自然條件限制、對環(huán)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(yīng)用前景。目前國內(nèi)燈盞乙素年產(chǎn)量約10噸，隨著國內(nèi)市場逐年增長，五年內(nèi)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