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農藥殘留微生物降解菌劑是南京農業大學首創與開發的一種新型原位生物修復制劑，利用微生物多樣性的特點，篩選農藥殘留高效降解菌株，研究菌株生物學和遺傳學特性，開展安全評估，將高效降解菌株研發制成微生物菌劑，通過微生物產生的酶對環境中的農藥殘留進行降解。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、技術分析 我國是農業大國，化學農藥的使用是保證農作物高產的有效手段。化學農藥噴施到農田后，僅小部分作用于靶標病蟲草害，大部分農藥殘留在環境中，造成了農田與水體的污染，破壞了農業生態環境，影響了農產品安全。農藥殘留微生物降解菌劑是南京農業大學首創與開發的一種新型原位生物修復制劑，利用微生物多樣性的特點，篩選農藥殘留高效降解菌株，研究菌株生物學和遺傳學特性，開展安全評估，將高效降解菌株研發制成微生物菌劑，通過微生物產生的酶對環境中的農藥殘留進行降解。農藥殘留微生物降解技術可高效、快速降解農田土壤與植株表面的農藥殘留，改良土壤性狀，促進作物生長，保障農產品安全。

以肉類加工、流通、貯藏等下游生產鏈為切入點，以工廠加工生產、超市賣場銷售、冷鏈運輸流通、廚房貯藏烹飪等為主要場景設計，對氣單胞菌、單增李斯特菌、腸炎沙門氏菌等的交叉污染建模理論進行了完善，定量觀測并模擬了食源性致病菌在不同傳遞介質和操作方式影響下的交叉污染情況，并與消費者攝入 后的定量暴露評估、風險管理預警、限量標準制定、軟件參數設置等相結合，特別是提出了采用矩陣的形式對氣單胞菌在不同場景下和不同介質之間的轉移過程進行量化的直觀方法（，模擬了廚房環境下消費者食用不同材質案板處理過的污染

1.微生物專業人才 2.對菌種進行分離、純化、復壯的人才 3.海洋生物酶解專業人才

箱體為手提式一體工程塑料制作完成，外觀尺寸（cm）：55*45*15主要配置及用材：顯微鏡、動物細胞切片、植物細胞切片、典型動物細胞圖片、典型植物細胞圖片。大型真菌（香菇、平蘑、木耳、銀耳、靈芝、冬蟲夏草）圖片、霉菌（面包霉、污斑）圖片、酵母菌圖片、細菌圖片、病毒模型、霉菌結構示意圖、細菌結構示意圖、病毒結構示意圖 等,各種器材有序嵌放于珍珠棉發泡成型的空間內。

丙酮酸是一種重要的有機酸，廣泛應用于制藥、日化、農用化學品和食品等工業中，微生物發酵法生產丙酮酸具有低成本、高質量等優勢。本研究室在自行選育的四重維生素營養缺陷型菌株光滑球擬酵母 CCTCC M202019 的基礎上，從代謝能力、魯棒特性和環境適應性等入手，闡釋了影響 T. glabrata 高效積累丙酮酸的關鍵因素。提出并實踐了全局高效調控 T. glabrata 代謝功能的新方法。 

衣康酸是一種不飽和二元脂肪酸。由于衣康酸具有特殊的化學結構，決定了它具有十分活潑的化學性質,既可以自身聚合,也可以和其他分子發生加成、聚合等化學反應,是一種應用前景十分廣闊的化學合成中間體，廣泛應用與化工、醫藥、農業等領域，被譽為有機酸領域中皇冠上的寶石。本研究通過誘變和高通量 篩選獲得一株高產衣康酸的生產菌株

成果描述：項目把現代生物工程技術與傳統釀造發酵技術相結合，利用自轉化育種功能性菌株及各種釀酒發酵有益菌株，研制開發出各類新型微生物菌劑，既可有效利用和降低各類白酒生產原材料中殘余淀粉含量，提高釀酒原料的利用率，增加出酒率，減少廢棄丟糟的排放；還可根據不同人群飲食文化的嗜好，采用不同微生物菌種配合和工藝改造，生產出具有不同風格特點的新產品類型，實現經濟、社會及環保效益的和諧統一。市場前景分析：本項目成果技術應用覆蓋生物工程、生物化工、食品釀造等工程技術領域。由于核心技術是淀粉質材料的高效利用和酒精成分、風味物質的有效生成，因而相關技術成果適用于不同規模白酒發酵生產企業以及各類釀造食品及發酵飲料等傳統和現代釀造生產企業選擇性使用。本項目已在部分企業得到生產規模應用，產品市場前景良好。與同類成果相比的優勢分析：針對各種原料的專用釀酒微生物制劑系列，為淺褐色粉粒，分別含多種高活性釀酒酶類和各種香型生香酵母，100斤糧食出酒率為50度白酒80-120斤。年產300噸，年銷售收入300萬元。國內領先。

從南海紅樹林微生物中分離105種化合物，其中50種新結構， 26種對腫瘤細胞（包括耐藥腫瘤細胞 株）有強細胞毒活性（IC50＜10μg/mL）的化合物，部分化合物活性達到納克級，22種有抗菌活性（包括 抗臨床耐藥性結核菌株），2種有神經原細胞保護活性。

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

一、所屬領域 人工智能，精密自動化，生物分析與檢測，環境微生物檢測，工業微生物檢測，細胞組織分析檢測。 二、項目介紹 1. 痛點問題 微生物的識別、計數和定性分析一直是食品、醫藥和生物行業的重要一環。傳統的人工檢測方式勞動強度比較大，且檢測主觀性強，標準難以統一，計數和檢測結果不準確；在對環境的微生物監測中，人工方法只能做到抽樣檢測，無法做到持續性檢測。 近兩年行業巨頭們（如GE，安捷倫，賽默飛等）開始推出圖像識別技術的微生物檢測設備，其結果來自直觀影像，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都在800倍以下，只能進行計數，如果要完成相關定性分析，需要在800倍以上的放大倍數獲得單細胞微生物的清晰圖像（如酵母菌，大腸桿菌）。但800倍放大倍數對應的有效視場只有200微米*200微米，對計數和活性統計分析又不具備足夠的采樣數量。目前國內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難點，根據顯微掃描設備的結構，將全景化視域重構技術和微米級電機結合，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環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；然后結合傳統的圖像分割以及深度學習圖像識別的優勢，小樣本高精度動態完成微生物的類型識別，計數，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 競爭優勢分析 與國內外的主流檢測設備對比，本項目技術優勢主要體現在： 1）獨創的微生物影像全景化視域重構技術，實現0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大視角； 2） 解決微生物影像領域小樣本智能識別和智能檢測的難題； 3） 檢測目標、檢測內容、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）計數準確率超過人工計數，準確率超過國內細胞計數儀器一個數量級； 5）第一臺按照國家微生物計數檢測標準開發研制的微生物計數儀。 本項目的第一代產品樣機與國內外同類產品對比，主要性能優勢和技術優勢如下： 在食品行業，本項目獲得了青島啤酒北京密云分廠的啤酒原液和相關酵母菌種，針對生產用酵母菌采集了大量實拍圖像數據，優化后的酵母菌計數和出芽率算法識別率均在95%以上。 4. 發展規劃 按照三步走的方式來設定發展規劃： 1）基于全景化視域重構技術，構建第一代檢測儀器，首先進入門檻最低的食品微生物檢測市場，對啤酒和發酵乳企業提供酵母菌檢測計數技術和設備； 2） 利用已有技術積累，進入環境微生物檢測和高校實驗室市場； 3）最后以食品和環境檢測市場為根據地，進入門檻最高的生物醫藥檢測市場，提供微生物檢測和組織檢測的相關設備。 5. 知識產權情況 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，食品工業和環境檢測領域的客戶、渠道伙伴； 3）尋找生物醫藥，醫學臨床領域的客戶、渠道伙伴和產品測試環境。 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域有豐富的開發經驗和杰出的研究成果，在面向醫學影像的AI圖像分析方面曾發表多篇論文，申請或獲得多項國家發明專利。 2）黃權偉 清華大學計算機系碩士，負責圖像分割及細胞識別等相關算法研發。 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。 五、聯系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果編號：20230055