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本項(xiàng)目首先借助比較蛋白組學(xué)研究技術(shù)，從細(xì)胞內(nèi)異亮氨酸合成及轉(zhuǎn)運(yùn)的整體網(wǎng)絡(luò)入手，揭示其中影響氨基酸胞外積累的若干關(guān)鍵蛋白質(zhì)，研究氨基酸合成及轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝調(diào)控、底物利用、細(xì)胞通透等相關(guān)蛋白質(zhì)的作用機(jī)制。然后采用系統(tǒng)生物學(xué)和代謝工程研究手段，利用啟動(dòng)子改造、基因共表達(dá)、酶定向進(jìn)化等技 術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)改造，以顯著提高乳糖發(fā)酵短桿菌支鏈氨基酸生產(chǎn)水平。比較蛋白組學(xué)分析將為支鏈氨基酸高產(chǎn)機(jī)理研究奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，乳糖發(fā)酵短桿菌代謝工程系統(tǒng)改造為工業(yè)化應(yīng)用提供有力技術(shù)支撐。 關(guān)鍵技術(shù) L-異亮氨酸是人體 8 種必需氨基酸之一，因其具特殊的結(jié)構(gòu)和功能，其用量逐年增長(zhǎng)，目前國際上日本生產(chǎn) L-異亮氨酸且占?jí)艛嗟匚唬瑥S家有味之素、協(xié)和發(fā)酵和田邊制藥三家，均已發(fā)酵法生產(chǎn)，產(chǎn)率達(dá) 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(fā)酵大罐產(chǎn)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(chǎn)水平還很低下，主要是由于生產(chǎn)菌株絕大多數(shù)通過誘變選育獲得，少數(shù)菌株利用基因工程手段改造，但僅局限于少數(shù)合成酶基因，這嚴(yán)重制約了支鏈氨基酸產(chǎn)率的進(jìn)一步提高。本成果克服了行業(yè)內(nèi)的菌株瓶頸，并優(yōu)化獲得了工業(yè)發(fā)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(chǎng)巨大的高價(jià)值氨基酸，本研究室利用系統(tǒng)生物學(xué)和合成生物學(xué)最新原理，利用基因工程技術(shù)，構(gòu)建了一序列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遺傳轉(zhuǎn)化工具，消除了開展代謝工程的制約因素；然后對(duì)氨基酸合成關(guān)鍵酶、代謝網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行了定向改造和針對(duì)性設(shè)計(jì)；最后系統(tǒng)改造宿主菌細(xì)胞膜壁成分，優(yōu)化輔因子再生和生長(zhǎng)效率，最終提升工業(yè)菌株產(chǎn)率。 創(chuàng)新要點(diǎn) 針對(duì)高價(jià)值氨基酸生產(chǎn)菌株，對(duì)其合成途徑關(guān)鍵酶進(jìn)行定向改造，賦予抗反饋抑制性性質(zhì)，強(qiáng)化其轉(zhuǎn)錄表達(dá)；通過基因敲除優(yōu)化其整體代謝網(wǎng)絡(luò)，增大目的產(chǎn)物流量；優(yōu)化菌株通透性、胞內(nèi)能荷和氧化還原環(huán)境，增強(qiáng)其脅迫抗性和生長(zhǎng)性能。 

本項(xiàng)目分別從乳酸菌和大腸桿菌出發(fā)，通過基因工程和代謝工程改造菌株，并優(yōu)化菌株發(fā)酵條件和發(fā)酵策略，提高了生物合成 GABA 的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率, 1 L以玉米芯水解液為碳源的培養(yǎng)基中的培養(yǎng)的 L. buchneri WPZ001 細(xì)胞通過靜置發(fā)酵和靜息細(xì)胞轉(zhuǎn)化累計(jì)可得到 GABA 117 g。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)結(jié)論如下：發(fā)現(xiàn) L. buchneri WPZ001 可利用木糖或玉米芯水解液為碳源生長(zhǎng)并通過靜置發(fā)酵高產(chǎn) GABA；發(fā)現(xiàn) E. coli BL21(DE3)/pET20b-torA-gadB 在信號(hào)肽 TorA 引導(dǎo)下可有效分泌表達(dá) GadB 并可用于高效生產(chǎn) GABA；發(fā)現(xiàn)在大腸桿菌中表達(dá) Weimberg 途徑可將木糖合成 GABA 的精簡(jiǎn)為 7 步反應(yīng)；E. coli JWZ08/pWZt7-g3/pWZt7-xyl 以木糖直接合成 GABA 產(chǎn)量是此前葡萄糖直接合成 GABA 的報(bào)道的 3 倍。 

本發(fā)明公開了一種中溫太陽能?空氣能耦合系統(tǒng)，包括中溫太陽能集熱裝置、空氣源熱泵機(jī)組、中溫水箱、低溫水箱、吸收式制冷機(jī)組、燃?xì)鉅t，通過三進(jìn)一出換向閥和一進(jìn)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?xì)夤┡⑷細(xì)庵评洹⑷細(xì)夤崴⒖諝庠礋岜弥评洹⒖諝庠礋岜霉┡⒖諝庠礋岜霉崴冗\(yùn)行模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，穩(wěn)定可靠，節(jié)能效益顯著。

成果來源于承擔(dān)的國家“863計(jì)劃”課題。該技術(shù)將光伏發(fā)電、太陽能集熱、熱泵供熱技術(shù)有機(jī)結(jié)合，研發(fā)了一體化的高性能太陽能光伏/集熱裝置，收集熱能的同時(shí)有效降低光伏組件溫度，光電效率可相對(duì)提高10[[%]]；基于熱泵技術(shù)對(duì)太陽能、空氣熱能進(jìn)行高效捕集與復(fù)合利用，為建筑提供全年熱水與采暖，能效比達(dá)4.0以上。 該技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)(ZL 200810020840.9等多項(xiàng)發(fā)明專利)，實(shí)現(xiàn)了太陽能熱電聯(lián)供及與空氣熱能的多能互補(bǔ)，應(yīng)用前景廣闊。曾獲江蘇省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介近年來，隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，地源熱泵成為供熱空調(diào)系統(tǒng)的新寵，各地爭(zhēng)相建設(shè)。但是，一些地源熱泵系統(tǒng)項(xiàng)目由于存在設(shè)計(jì)考慮不周、施工偷工減料及運(yùn)行精細(xì)化不夠等問題，出現(xiàn)了大量的項(xiàng)目運(yùn)行不理想或失敗的案例。尤其是，地源熱泵（土壤源熱泵）系統(tǒng)需要保持土壤的冷熱平衡問題沒有引起設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員的注意。北方地區(qū)，在全年的建筑用能上，常常出現(xiàn)用熱量遠(yuǎn)大于用冷量的情況，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮補(bǔ)助熱源的設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過程中需要特別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下溫度場(chǎng)的平衡。太陽能-地源熱泵聯(lián)合系統(tǒng)（HSGSHPS），由地源熱泵系統(tǒng)（GSHPS）和太陽能輔助地源熱泵系統(tǒng)（SAGSHPS）組成，可以為建筑供冷、供熱及供熱水，既解決了夏季空調(diào)能耗遠(yuǎn)低于冬季供熱能耗建筑單純使用地源熱泵時(shí)出現(xiàn)的地溫不平衡問題，同時(shí)最大限度利用可再生能源。具有如下優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)子系統(tǒng)熱負(fù)荷分配靈活可調(diào)，適應(yīng)負(fù)荷計(jì)算的不確定性；非供熱季太陽能通過跨季節(jié)儲(chǔ)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(jìn)而提高地源熱泵機(jī)組COP；太陽能冬季直接供熱效率高，提高整個(gè)系統(tǒng)供熱的COP。本項(xiàng)目的特點(diǎn)是因地制宜根據(jù)建筑負(fù)荷需要和建筑所在地地質(zhì)和太陽能資源情況，對(duì)供熱空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證地源熱泵系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行并使系統(tǒng)初投資和運(yùn)行成本最低。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度本項(xiàng)目技術(shù)已在小型別墅建筑和中型辦公建筑進(jìn)行示范運(yùn)行，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，基本達(dá)到成熟。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利、獲獎(jiǎng)等情況）本項(xiàng)目依托國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、天津市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目和天津市科技計(jì)劃重大項(xiàng)目完成，獲得驗(yàn)收，現(xiàn)有發(fā)明專利一項(xiàng)：一種太陽能-地源熱泵聯(lián)合建筑供能系統(tǒng)（專利號(hào)：201110146044.1）。四、 市場(chǎng)前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場(chǎng)分析等）目前，在新農(nóng)村建設(shè)中，很多地區(qū)處于找不到熱源的狀態(tài)，城市集中供熱不能到達(dá)，燃煤鍋爐不允許新建，燃?xì)忮仩t供熱運(yùn)行費(fèi)用太高且燃?xì)鈿庠淳o張，傳統(tǒng)的供熱方式不能適應(yīng)新農(nóng)村建設(shè)，太陽能耦合地源熱泵系統(tǒng)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(shí)，可以實(shí)現(xiàn)建筑的制冷空調(diào)，室內(nèi)舒適度高，運(yùn)行費(fèi)用低。本項(xiàng)目技術(shù)適用于農(nóng)村小型建筑、別墅以及中型辦公建筑或住宅，應(yīng)用前景很好。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場(chǎng)地規(guī)模、人員等需求）以260 m2的別墅建筑為例，建筑供熱負(fù)荷約15 – 20 kW，供冷負(fù)荷約為18 – 25 kW，需配置一臺(tái)地源熱泵機(jī)組，太陽能集熱器25 – 40 m2，室內(nèi)布置風(fēng)機(jī)盤管4 – 6臺(tái)，室外鉆孔4 – 5口，孔深110 m。 系統(tǒng)投資10 – 15萬元， 系統(tǒng)供暖運(yùn)行費(fèi)用15 – 18 元/m2。以5000 m2的辦公建筑為例，建筑熱負(fù)荷約為260kW，冷負(fù)荷為360kW。室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤管，采用地源熱泵與太陽能跨季節(jié)儲(chǔ)熱輔助地源熱泵系統(tǒng)耦合形式，系統(tǒng)總投資約為300萬元，系統(tǒng)運(yùn)行供暖費(fèi)用8 – 10元/m2。六、 生產(chǎn)設(shè)備本項(xiàng)目所涉及的設(shè)備均可通過外購?fù)緩将@得，企業(yè)無需投入相關(guān)生產(chǎn)設(shè)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(wù)，或者為用戶提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)等形式，對(duì)該供熱空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行推廣，比傳統(tǒng)的集中供熱節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用30-50%。八、 合作方式專利轉(zhuǎn)讓、技術(shù)入股均可，面議。九、 項(xiàng)目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）聯(lián)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(dān)的國家“863計(jì)劃”課題。該技術(shù)將光伏發(fā)電、太陽能集熱、熱泵供熱技術(shù)有機(jī)結(jié)合，研發(fā)了一體化的高性能太陽能光伏/集熱裝置，收集熱能的同時(shí)有效降低光伏組件溫度，光電效率可相對(duì)提高10%；基于熱泵技術(shù)對(duì)太陽能、空氣熱能進(jìn)行高效捕集與復(fù)合利用，為建筑提供全年熱水與采暖，能效比達(dá)4.0以上。 該技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)(ZL 200810020840.9等多項(xiàng)發(fā)明專利)，實(shí)現(xiàn)了太陽能熱電聯(lián)供及與空氣熱能的多能互補(bǔ)，應(yīng)用前景廣闊。曾獲江蘇省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

本成果的基本原理是利用溶液除濕劑將濕空氣進(jìn)行除濕干燥，然后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器將空氣等焓加濕，實(shí)現(xiàn)將空氣與制冷工質(zhì)-水的顯熱轉(zhuǎn)化為濕空氣潛熱，達(dá)到降溫要求。利用此基本原理可以構(gòu)建不同用途模式的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)舒適度好的輻射供冷系統(tǒng)、空氣品質(zhì)高的熱濕獨(dú)立處理系統(tǒng)、蒸發(fā)冷凍技術(shù)等.

本研究構(gòu)建一種谷氨酸棒桿菌基因工程菌，使其同時(shí)發(fā)酵生產(chǎn)兩種產(chǎn)品：聚羥基脂肪酸酯和異亮氨酸；前者是胞內(nèi)產(chǎn)品，后者是胞外產(chǎn)品。該基因工程菌可以降低生產(chǎn)成本，具有工業(yè)應(yīng)用前景。研究結(jié)果顯示：將 phaCAB 基因簇導(dǎo)入 WM001后，WM001/pDXW-8-phaCAB 96h 產(chǎn)量為 9.58 g/L，而 WM001/pDXW-8 96h 產(chǎn)量為6.65 g/L，產(chǎn)率提高 65%達(dá)到 0.15g 異亮氨酸/g 葡萄糖。PHA 產(chǎn)量達(dá)到 28.7%(w/w)。關(guān)鍵技術(shù) 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(chǔ)備物的胞內(nèi)聚酯。根據(jù)相關(guān)報(bào)道，將 PHB 合成代謝基因簇導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，可實(shí)現(xiàn) PHB 與某些代謝產(chǎn)物的聯(lián)產(chǎn)和增產(chǎn)，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(yī)藥、食品和健康保健領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，而使其近幾年的生產(chǎn)能力發(fā)展迅速，目前國際上比較先進(jìn)的主流生產(chǎn)方式為發(fā)酵法生產(chǎn) 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(chǎn)菌，目前已經(jīng)用于工業(yè)生產(chǎn) L-異亮氨酸，本成果構(gòu)建能高產(chǎn) PHAs 的 C. glutamicum 菌株，具有工業(yè)化應(yīng)用潛力。