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項(xiàng)目研究背景： 該工藝以廉價(jià)的 L-Cbz-蛋氨酸為原料， 經(jīng)內(nèi)酯化反應(yīng) 得到關(guān)鍵的中間體 N-Cbz-L- 高絲氨酸內(nèi)酯， 再與丙基溴反應(yīng)對(duì)羧基進(jìn)行保 護(hù)得到羥基丁酸丙酯衍生物，然后 PBr3 作為鹵化試劑發(fā)生鹵化反應(yīng)，引 入溴離子離去基，含有離去基的側(cè)鏈與 N-羥基鄰苯二甲酰亞胺發(fā)生 N-烷 化反應(yīng)，引入 NH2-O 健，接著在濃鹽酸中脫去保護(hù)基并發(fā)生水解酞酰亞 胺反應(yīng)，得到含有

通過(guò)微生物育種和基因工程手段相結(jié)合，獲得了一株脯氨酸高產(chǎn)菌株黃色短桿菌。發(fā)酵培養(yǎng) 65~68 h， L-脯氨酸產(chǎn)量高達(dá) 100 g/L，葡萄糖得率為 45%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)以葡萄糖和味精為原料生產(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(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有很好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由 于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng) 域。解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸 非依賴(lài)型 γ-PGA 合成菌。為了提高其 γ-PGA 產(chǎn)量，項(xiàng)目組采用無(wú)痕 基因編輯技術(shù)對(duì)菌株進(jìn)行了代謝工程改造。包括三部分：模塊化代謝 通路改造；蔗糖代謝途徑改造；谷氨酸合成途徑改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是項(xiàng)目組從發(fā)酵食品中分離得到，它能 夠從蔗糖出發(fā)合成 γ-PGA。利用模塊化通路改造策略對(duì) γ-PGA 合成 相關(guān)的八個(gè)代謝通路進(jìn)行改造包括：γ-PGA 降解相關(guān)途徑；細(xì)胞呼吸 鏈；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途徑；細(xì)菌多糖合成途徑；次級(jí)小分 子代謝產(chǎn)物合成途徑；細(xì)胞自誘導(dǎo)因子合成途徑；谷氨酸合成途徑以 及 γ-PGA 合成途徑。最終整合獲得的最優(yōu)基因工程菌株 NK-anti-rocG （敲除了 epsA-O 操縱子（負(fù)責(zé)胞外多糖合成），sac 操縱子（負(fù)責(zé)果 聚糖合成），lps（脂多糖合成相關(guān)），pta（乙酸合成相關(guān)），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（細(xì)胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表達(dá) anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脫氫酶表達(dá)））γ-PGA 搖瓶發(fā)酵產(chǎn)量從 3.8 g/L 提高到 11.04 g/L，較對(duì)照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 產(chǎn)物純度也 從 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐補(bǔ)料分批發(fā)酵實(shí)驗(yàn)得到 NK-anti-rocG 菌株產(chǎn)量可達(dá) 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，純度 95%以上。 項(xiàng)目特色： 1. 菌種（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依賴(lài)型 γ-聚谷 氨酸合成菌株；發(fā)酵生產(chǎn)主要原料為蔗糖； 2. 補(bǔ)料分批發(fā)酵產(chǎn)量為：20.3 g/L。 3. 授權(quán)專(zhuān)利號(hào)為：ZL200810053900.7 市場(chǎng)應(yīng)用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一種重要的天然聚合物，由 于其具有良好的性質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于食品，化妝品，醫(yī)藥，材料等領(lǐng) 域。本項(xiàng)目采用谷氨酸非依賴(lài)型 γ-聚谷氨酸合成菌做為發(fā)酵菌種，以 蔗糖為原料發(fā)酵法生產(chǎn) γ-聚谷氨酸，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 作為一種主要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，賴(lài)氨酸側(cè)鏈乙?；耙阴Ｙ?lài)氨酸側(cè)鏈去乙酰化 已在近年證明能有效地調(diào)節(jié)多個(gè)關(guān)鍵生命過(guò)程，并且也已證明是發(fā)展人類(lèi)疾病藥物（特 別是癌癥）的新型生物靶點(diǎn)。本成果發(fā)展了兩個(gè) Fmoc 保護(hù)的乙酰賴(lài)氨酸類(lèi)似物（即 Fmoc硫乙酰賴(lài)氨酸和 Fmoc-甲磺酰賴(lài)氨酸）的有效制備方法及其成功應(yīng)用于基于 Fmoc 化學(xué)的 固相多肽合成。本課題組的前期工作已表明含有這兩個(gè)乙酰賴(lài)氨酸類(lèi)似物的肽及肽類(lèi)化 合物能作為發(fā)展下一代抗癌藥物的全新起點(diǎn)以及作為更近一步研究蛋白質(zhì)乙

用本方法制出的反芻動(dòng)物飼料添加劑瘤胃保護(hù)性賴(lài)氨酸鹽酸鹽微膠囊包衣產(chǎn)品，可減少了賴(lài)氨酸在瘤胃中的降解，增加了小腸中賴(lài)氨酸的數(shù)量，克服了賴(lài)氨酸鹽酸鹽防潮性能差和存貯不便的缺點(diǎn)。本方法具有時(shí)間短、包衣效率高、制粒均勻等優(yōu)點(diǎn)。

成果描述：該產(chǎn)品可用作食品添加劑，特別是面食產(chǎn)品（面包類(lèi)產(chǎn)品）發(fā)酵的中和劑，也可作為痛風(fēng)病人緩解痛風(fēng)病痛的藥劑，以前是用濕法合成，產(chǎn)率低、時(shí)間長(zhǎng)、純度不高，我們現(xiàn)研究用微波“濕一固相”合成方法在10~30分鐘內(nèi)（視反應(yīng)物量多少）在微波加熱條件下快速合成得到所需的產(chǎn)品，產(chǎn)率高、純度也高、時(shí)間短，可大大提高生產(chǎn)率和降低成本。生產(chǎn)中無(wú)三廢排放屬清潔工藝。市場(chǎng)前景分析：1、可應(yīng)用于面包行業(yè)作為發(fā)酵產(chǎn)品的中和劑，以代替目前用的小蘇打，從而避免用小蘇打產(chǎn)生配料變稀的情況，而且可同引入甘氨酸同步制成營(yíng)養(yǎng)型面包。 2、可中和血液中的尿酸，作為醫(yī)治痛風(fēng)病人病痛的藥劑。與同類(lèi)成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：產(chǎn)率95%以上，純度95~98%以上。本產(chǎn)品過(guò)程中無(wú)三廢，主要消耗為能量（電能），而且本法比濕法可節(jié)約能量20~30%（主要是反應(yīng)條件不同，合成時(shí)間大大縮短，且產(chǎn)率提高）。

L-甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于飼料業(yè)，是家禽飼料中首選的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是強(qiáng)肝解毒劑、促進(jìn)發(fā)育劑，當(dāng)缺乏時(shí)會(huì)引起食欲減退。甲硫氨酸廣泛應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充與畜產(chǎn)飼料，由于甲硫氨酸容易被雞吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)殡u肉蛋白，在雞飼料中添加甲硫氨酸，可少耗飼料，并使雞肉生長(zhǎng)健全。L-甲硫氨酸合成方法主要為化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法兩種。因化學(xué)合成法會(huì)產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)甲硫氨酸越來(lái)越受到關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)室以谷氨酸棒狀桿菌為出發(fā)菌株，通過(guò)代謝工程技術(shù)手段進(jìn)行基因敲除和敲入，以達(dá) 到“開(kāi)源節(jié)流”，即增強(qiáng) L-甲硫氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高 L-甲硫氨酸產(chǎn)率，目前中間菌株產(chǎn)率已達(dá) 21 mmol/L，具有重要的應(yīng)用前景。 

L-蘇氨酸在食品、飼料、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域的用量呈長(zhǎng)期穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其在飼料添加劑中增長(zhǎng)最為迅速。以添加了 L-蘇氨酸的低蛋白配方飼料作為家禽日糧，不但可以緩解天然蛋白的匱乏，減少動(dòng)物氨的排放，還能提高家禽的生產(chǎn)性能。而在醫(yī)藥領(lǐng)域，L-蘇氨酸除了用于氨基酸輸液之外，隨著人類(lèi)保健意 識(shí)的提高，各類(lèi)氨基酸保健飲品涌現(xiàn)市場(chǎng)，L-蘇氨酸是必不可少的配方成分。L-蘇氨酸有望取代色氨酸，成為繼賴(lài)氨酸和甲硫氨酸之后第三大發(fā)展最迅速的氨基酸。因此 L-蘇氨酸產(chǎn)業(yè)迫切需要提高產(chǎn)量，降低成本，以滿足市場(chǎng)需求。本實(shí)驗(yàn)室以谷氨酸棒狀桿菌為出發(fā)菌株，通過(guò)代謝工程技術(shù)手段進(jìn)行基因敲除和敲入，對(duì)關(guān)鍵基因進(jìn)行了測(cè)序、蛋白結(jié)構(gòu)解析及定向改造，以達(dá)到“開(kāi)源節(jié)流”，即增強(qiáng) L-蘇氨酸合成路徑代謝流，抑制或阻斷旁路途徑代謝流，最終提高L-蘇氨酸產(chǎn)率近 20 倍，具有較好的應(yīng)用前景。

主要由 D-谷氨酸和 L-谷氨酸通過(guò)酰胺鍵聚合而成。作為一種高分子聚合物，γ-聚谷氨酸具有一些獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性如良好的水溶性，超強(qiáng)的吸附性，能徹底被生物降解，無(wú)毒無(wú)害，可食用等。在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、化妝品，環(huán)保，合成纖維和涂膜等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，因此極具開(kāi)發(fā)價(jià)值。 微生物絮凝劑是繼無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑之后出現(xiàn)的一種新型的、可自然降解的水處理劑，具有高效、無(wú)毒、無(wú)二次污染的特點(diǎn)。微生物絮凝劑是一類(lèi)由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外具有絮凝活性的代謝產(chǎn)物，一般由多糖、蛋白質(zhì)、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質(zhì)構(gòu)成，分子中含有多種官能團(tuán)，能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉淀。在傳統(tǒng)的絮凝劑中，無(wú)機(jī)絮凝劑投加量大，效果不佳，還會(huì)把大量金屬離子帶入最終產(chǎn)物中，對(duì)環(huán)境造成危害；有機(jī)合成高分子絮凝劑生物難降解，殘留單體有毒，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。而微生物絮凝劑最突出的特點(diǎn)是具有生物降解性，而且高效、無(wú)毒、易降解、無(wú)二次污染且用途廣泛，是環(huán)境友好型絮凝劑，因而引起世界各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究

該產(chǎn)品可用作食品添加劑，特別是面食產(chǎn)品（面包類(lèi)產(chǎn)品）發(fā)酵的中和劑，也可作為痛風(fēng)病人緩解痛風(fēng)病痛的藥劑，以前是用濕法合成，產(chǎn)率低、時(shí)間長(zhǎng)、純度不高，我們現(xiàn)研究用微波“濕一固相”合成方法在10~30 分鐘內(nèi)（視反應(yīng)物量多少）在微波加熱條件下快速合成得到所需的產(chǎn)品，產(chǎn)率高、純度也高、時(shí)間短，可大大提高生產(chǎn)率和降低成本。生產(chǎn)中無(wú)三廢排放屬清潔工藝。