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本成果以軟件著作權(quán)形式體現(xiàn)（登記號 2016SR322691 ），生命科學大多以微生物為研究對象，因此如何進行微生物的分類鑒定是生命科學領(lǐng)域的基礎研究工作。本成果可根據(jù)微生物的序列自動完成多種類型的系統(tǒng)發(fā)育樹分析，并且以直觀的圖標形式展示，并可與各種專業(yè)數(shù)據(jù)庫對接，簡單、專業(yè)、直觀，可以作為生物醫(yī)藥行業(yè)鑒定微生物的專業(yè)工具。本成果具有預留對接數(shù)據(jù)庫接口、具有進化距離、集成  BLAST 功能、集成 ClustalW2.1 、可生成標準系統(tǒng)發(fā)育樹圖形結(jié)果、自動合并分析多種進化樹結(jié)果、可在線使用等優(yōu)勢。

利用自主篩選、鑒定和保藏的一株產(chǎn)精氨酸脫亞氨基酶（ADI）的惡臭假單胞菌 CGMCC1347，通過發(fā)酵培養(yǎng)其微生物細胞，用于轉(zhuǎn)化精氨酸生成 L-瓜氨酸，用 5L 發(fā)酵罐發(fā)酵 20 小時產(chǎn)酶活力達到 2.17U/mL。采用卡拉膠等凝膠包埋固定化細胞反復分批轉(zhuǎn)化 10 次，酶活力不減。用固定化細胞固定床反應器進行連續(xù)轉(zhuǎn)化，連續(xù) 30 天以上，連續(xù) 30 天 mol 轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定在 90-99％，30 天平均稀釋速率 D=0.0735 h-1，固定床反應器生產(chǎn)效率平均 6.34 g L-1 h-1，固定化細胞生產(chǎn)能力 0.0108 g h-1 g -1。本技術(shù)的特點是高產(chǎn)精氨酸脫亞氨基酶（ADI）的惡臭假單胞菌菌株能高效轉(zhuǎn)化精氨酸生成 L-瓜氨酸，對底物總摩爾轉(zhuǎn)化率高，轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物純度高，作為生物催化劑的微生物細胞易于培養(yǎng)且安全無毒，生物轉(zhuǎn)化反應條件溫和，環(huán)境友好。固定化細胞可反復利用多次，或裝柱連續(xù)轉(zhuǎn)化。 

本課題發(fā)明一種針對臨床液相標本中的微生物進行快速濃縮富集的方法和試劑，可以明顯地提高臨床標本中微生物檢測的陽性率。 本方法首先通過磁珠吸附的方式，將臨床液體樣本（尿液、胸腹水、腦脊液、肺泡灌洗液等）中細菌、真菌或病毒特異性結(jié)合于磁珠上，無需高速離心，從而實現(xiàn)病原體的富集；再通過對細菌進行培養(yǎng)、染色、分子生物學或質(zhì)譜檢測，或者對病毒進行免疫熒光或分子生物檢測，最終對細菌、真菌或病毒進行鑒定。對臨床標本中的細菌、真菌或病毒進行富集，提高了后續(xù)鑒定時病原體的初始量，從而極大地提高了鑒定的陽性率。 本產(chǎn)品可以迅速將5～50ml液相樣本中微生物濃縮至50～200µl樣本中，在磁性環(huán)境下可以輕松實現(xiàn)臨床標本中細菌、真菌或病毒的濃縮，無需離心，減少了由于離心產(chǎn)生的氣溶膠所帶來的潛在生物安全隱患。本方法操作簡單、無需復雜儀器、耗時短、在源頭顯著提升臨床液相樣本中病原微生物檢測的靈敏性。

一種微生物智能液基培養(yǎng)皿，屬于微生物設備技術(shù)領(lǐng)域。包括皿體、電源和觸摸屏，皿體中心設有數(shù)據(jù)檢測模塊，皿體底部設有與數(shù)據(jù)檢測模塊相連接的安裝塊，安裝塊底部分別設有數(shù)據(jù)線路和排液管，數(shù)據(jù)線路與皿體側(cè)部設置的電源接頭相電連接，皿體外壁底側(cè)設有配比盛放腔，配比盛放腔頂部設有盛放腔口，配比盛放腔內(nèi)腔中還設有供料泵，皿體內(nèi)壁底側(cè)對應配比盛放腔設有安裝殼體，供料泵與安裝殼體內(nèi)的噴淋電磁閥相連通，噴淋電磁閥與數(shù)據(jù)線路相電連接，且頂部設有噴淋管路。解決了分離純化效果不好的問題，結(jié)構(gòu)簡單成本低，能在培養(yǎng)皿中直接降低其他微生物的存活率，進而大大減少或省略純化步驟，有效提高了實用性。

? 含染料廢水的脫色一直是印染行業(yè)和染料工業(yè)所面臨的重大問題之一。目前用于該類廢水脫色處理的工藝和技術(shù)如活性炭吸附、化學絮凝、臭氧氧化、光催化氧化等，雖然具有較好的脫色性能，但處理成本高，難以廣泛使用；并且它們只能用于廢水脫色，不能完成染料回收。如果能對上述有色廢水中的染料進行回收，尤其是對那些含高濃度染料且組分相對簡單的工序廢水進行單獨處理和染料回收，不但解決了其脫色問題，還具有較好的經(jīng)濟效益，應用前景可觀。利用顆粒化微生物吸附回收廢水染料正是基于這一思路而開發(fā)的染料廢水處理新技術(shù)本技術(shù)

一種單細胞微生物發(fā)酵系統(tǒng)及其發(fā)酵方法，本發(fā)明屬于生物發(fā)酵設備及方法，解決現(xiàn)有裝置發(fā)酵過程中 pH 值不易控制的問題，并解決現(xiàn)有發(fā)酵方法每輪發(fā)酵種子擴培次數(shù)過多、導致花費時間過長及成本過高的問題。本發(fā)明的發(fā)酵系統(tǒng)，包括發(fā)酵罐裝置和 N 級種子罐裝置，發(fā)酵罐裝置包括培養(yǎng)罐、中和劑儲罐、循環(huán)泵和可編程邏輯控制器，各級種子罐裝置的組成、結(jié)構(gòu)均與發(fā)酵罐裝置相同，僅尺寸有區(qū)別。本發(fā)明的發(fā)酵方法，包括預裝、種子擴培、種子暫存、發(fā)酵、第N 級種復培和循環(huán)步驟。采用本發(fā)明，縮短了種子擴培時間，降低了染菌風險，較大地節(jié)

本實驗室成功篩選得到1株花青素產(chǎn)生菌株CJ6，為國際首創(chuàng)。對其生長、代謝規(guī)律、提取工藝等進行了研究。成果與技術(shù)具有創(chuàng)新性，在化妝品、保健品、色彩產(chǎn)品等領(lǐng)域，市場應用前景廣闊。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 花青素是植物花朵和果實等呈現(xiàn)紅色或紫色的重要色素，是人體必不可少的重要營養(yǎng)成分。它具有抗氧化、抗突變、預防心腦血管疾病、保護肝臟、抑制腫瘤細胞發(fā)生、保護視力、修復肌膚、增強記憶力、抗衰老等多種保健功能，各種富含花青素食品和產(chǎn)品備受關(guān)注。 然而，由于植物生長具有周期性，用植物生產(chǎn)花青素，受到季節(jié)、環(huán)境和植被資源等多重因素限制，而利用微生物生產(chǎn)花青素具有高效、低耗，可一年四季生產(chǎn)等優(yōu)勢。然而，目前有關(guān)利用微生物菌株生產(chǎn)花青素的研究和應用國內(nèi)外尚沒有報道。 本實驗室成功篩選得到1株花青素產(chǎn)生菌株CJ6，為國際首創(chuàng)。對其生長、代謝規(guī)律、提取工藝等進行了研究。成果與技術(shù)具有創(chuàng)新性，在化妝品、保健品、色彩產(chǎn)品等領(lǐng)域，市場應用前景廣闊。

一、所屬領(lǐng)域 人工智能，精密自動化，生物分析與檢測，環(huán)境微生物檢測，工業(yè)微生物檢測，細胞組織分析檢測。 二、項目介紹 1. 痛點問題 微生物的識別、計數(shù)和定性分析一直是食品、醫(yī)藥和生物行業(yè)的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的人工檢測方式勞動強度比較大，且檢測主觀性強，標準難以統(tǒng)一，計數(shù)和檢測結(jié)果不準確；在對環(huán)境的微生物監(jiān)測中，人工方法只能做到抽樣檢測，無法做到持續(xù)性檢測。 近兩年行業(yè)巨頭們（如GE，安捷倫，賽默飛等）開始推出圖像識別技術(shù)的微生物檢測設備，其結(jié)果來自直觀影像，分辨率高，操作難度低。但是這些設備目前采用的光學顯微鏡倍數(shù)都在800倍以下，只能進行計數(shù)，如果要完成相關(guān)定性分析，需要在800倍以上的放大倍數(shù)獲得單細胞微生物的清晰圖像（如酵母菌，大腸桿菌）。但800倍放大倍數(shù)對應的有效視場只有200微米*200微米，對計數(shù)和活性統(tǒng)計分析又不具備足夠的采樣數(shù)量。目前國內(nèi)外設備均沒有解決好這個問題，對微生物進行定性分析的準確率低，無法滿足市場需求。 2. 解決方案 本項目針對微生物和細胞活體檢測中缺乏有效參照物的技術(shù)難點，根據(jù)顯微掃描設備的結(jié)構(gòu)，將全景化視域重構(gòu)技術(shù)和微米級電機結(jié)合，解決了鏡頭大幅平移過程中的自動對焦難題和微生物溶液動態(tài)環(huán)境中的影像拼接難題，在保證1000倍放大的基礎上，獲得的有效視場增加到10毫米*10毫米的范圍；再通過自動化圖像采集和拼接，得到完整的微生物圖像；然后結(jié)合傳統(tǒng)的圖像分割以及深度學習圖像識別的優(yōu)勢，小樣本高精度動態(tài)完成微生物的類型識別，計數(shù)，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 競爭優(yōu)勢分析 與國內(nèi)外的主流檢測設備對比，本項目技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在： 1）獨創(chuàng)的微生物影像全景化視域重構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大視角； 2） 解決微生物影像領(lǐng)域小樣本智能識別和智能檢測的難題； 3） 檢測目標、檢測內(nèi)容、檢測流程和邏輯可通過自然語言定制，提高設備功能通用性； 4）計數(shù)準確率超過人工計數(shù)，準確率超過國內(nèi)細胞計數(shù)儀器一個數(shù)量級； 5）第一臺按照國家微生物計數(shù)檢測標準開發(fā)研制的微生物計數(shù)儀。 本項目的第一代產(chǎn)品樣機與國內(nèi)外同類產(chǎn)品對比，主要性能優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢如下： 在食品行業(yè)，本項目獲得了青島啤酒北京密云分廠的啤酒原液和相關(guān)酵母菌種，針對生產(chǎn)用酵母菌采集了大量實拍圖像數(shù)據(jù)，優(yōu)化后的酵母菌計數(shù)和出芽率算法識別率均在95%以上。 4. 發(fā)展規(guī)劃 按照三步走的方式來設定發(fā)展規(guī)劃： 1）基于全景化視域重構(gòu)技術(shù)，構(gòu)建第一代檢測儀器，首先進入門檻最低的食品微生物檢測市場，對啤酒和發(fā)酵乳企業(yè)提供酵母菌檢測計數(shù)技術(shù)和設備； 2） 利用已有技術(shù)積累，進入環(huán)境微生物檢測和高校實驗室市場； 3）最后以食品和環(huán)境檢測市場為根據(jù)地，進入門檻最高的生物醫(yī)藥檢測市場，提供微生物檢測和組織檢測的相關(guān)設備。 5. 知識產(chǎn)權(quán)情況 已申請3項專利。 三、合作需求 1）尋求500-800萬元天使投資； 2）尋找高校研究所，食品工業(yè)和環(huán)境檢測領(lǐng)域的客戶、渠道伙伴； 3）尋找生物醫(yī)藥，醫(yī)學臨床領(lǐng)域的客戶、渠道伙伴和產(chǎn)品測試環(huán)境。 四、團隊介紹 科研團隊： 1）周悅芝 博士 清華大學計算機系研究員，項目負責人，在邊緣計算和深度學習等領(lǐng)域有豐富的開發(fā)經(jīng)驗和杰出的研究成果，在面向醫(yī)學影像的AI圖像分析方面曾發(fā)表多篇論文，申請或獲得多項國家發(fā)明專利。 2）黃權(quán)偉 清華大學計算機系碩士，負責圖像分割及細胞識別等相關(guān)算法研發(fā)。 3）梁志偉 清華大學計算機系碩士，負責深度學習算法加速研究和實現(xiàn)。 五、聯(lián)系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果編號：20230055

硫酸軟骨素是一種典型的硫酸化糖胺聚糖，由 D-葡糖醛酸和 N-乙酰氨基半乳糖以β-1,4-糖苷鍵連接的重復二糖聚合，并在 N-乙酰氨基半乳糖的 C-4 位或C-6 位羥基上發(fā)生硫酸酯化。由于其具有多種藥物活性，被廣泛用于藥品、保健品及化妝品行業(yè)。本研究室利用誘變育種及高通量篩選策略獲得一株產(chǎn)果糖軟骨素的大腸桿菌。通過代謝工程改造及發(fā)酵優(yōu)化策略，大幅度的提高了果糖軟骨素的產(chǎn)量。目前，正在進一步構(gòu)建并篩選高產(chǎn)菌株。

中試階段/n該項目屬于農(nóng)業(yè)微生物學技術(shù)領(lǐng)域，公開了4?乙烯基苯酚在制備線蟲殺蟲劑中的應用。本發(fā)明首次提出4?乙烯基苯酚具有殺線蟲的功能，其對南方跟結(jié)線蟲、捻轉(zhuǎn)血矛線蟲、秀麗隱桿線蟲和南方根結(jié)線蟲卵均有很好的殺滅和抑制作用，具有高效、低毒、特異性好，持續(xù)性好的優(yōu)點，為新型的植物病原線蟲和動物病原線蟲防治制劑的制備提供了新的選擇性。