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丁二酸是重大的碳四平臺(tái)化合物，目前石化法生產(chǎn)污染大，成本高，嚴(yán)重抑制了其應(yīng)用發(fā)展規(guī)模。利用可再生資源厭氧發(fā)酵制備丁二酸具有反應(yīng)條件溫和、污染小、原子經(jīng)濟(jì)性高的特點(diǎn)，且可有效地實(shí)現(xiàn)溫室氣體CO2的循環(huán)利用，是高效的綠色生產(chǎn)技術(shù)。在“十一五”國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）支持下，南京工業(yè)大學(xué)依托國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心和江蘇省工業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在箘株選育、厭氧發(fā)酵工程、有機(jī)酸分離純化等關(guān)鍵技術(shù)研究中取得了重大突破，丁二酸發(fā)酵濃度達(dá)到70g/L，質(zhì)量收率達(dá)到70%，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到2.0g/(L?h)，提取收率達(dá)到85%，產(chǎn)品純度達(dá)到聚合級(jí)的要求。目前生物法制備丁二酸的工藝成本低于石化法，具有了一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，研究水平處于國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。與常茂生物化學(xué)工程股份有限公司合作，實(shí)現(xiàn)了丁二酸1000L發(fā)酵規(guī)模的中試生產(chǎn)，并正在建設(shè)500噸/年的生產(chǎn)線，為生物法制備丁二酸的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。與中石化北京化工研究院聯(lián)合開發(fā)生物基PBS類聚酯的合成技術(shù)。研究表明，生物法制備丁二酸可直接達(dá)到聚合級(jí)要求，制備所得PBS類聚酯產(chǎn)品具有良好的生物可降解性。合作成果的應(yīng)用對(duì)于加速PBS材料的應(yīng)用與推廣具有非常重要的意義。

丁二酸（又名琥珀酸），開發(fā)生物合成丁二酸的方法具有非常重要的意義。利用可再生資源（其來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉，如玉米、廢乳清、工業(yè)生產(chǎn)廢料等）厭氧發(fā)酵制備丁二酸具有反應(yīng)條件溫和、污染小、原子經(jīng)濟(jì)性高的特點(diǎn)，且可有效地實(shí)現(xiàn)溫室氣體CO2的循環(huán)利用，是高效的綠色生產(chǎn)技術(shù)。 在國(guó)家863計(jì)劃支持下，項(xiàng)目組依托國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心和江蘇省工業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在箘株選育、厭氧發(fā)酵工程、有機(jī)酸分離純化等關(guān)鍵技術(shù)研究中取得了重大突破，丁二酸發(fā)酵濃度達(dá)到70g/L，質(zhì)量收率達(dá)

成果簡(jiǎn)介： 本研究提供了一種全細(xì)胞催化制備環(huán)磷腺苷(cAMP)的方法，從cAMP生產(chǎn)菌株中克隆得到的腺苷酸環(huán)化酶基因，利用基因重組大腸桿菌實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞水平催化生產(chǎn)cAMP，以三磷酸腺苷為原料，在鎂離子、丙酮酸等物質(zhì)條件

核苷酸是一類十分重要的具有生理活性的生化物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、乳業(yè)等行業(yè)。本項(xiàng)目技術(shù)在生物法生產(chǎn)核苷酸的關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破，（1）篩選得到新的產(chǎn)核酸酶P1的菌株，并首次利用氣升式生物反應(yīng)器高效制備核酸酶P1，酶活較國(guó)內(nèi)水平提高近10倍，達(dá)到了5000 u/mL；（2）利用反應(yīng)－分離耦合新技術(shù)催化RNA降解，核苷酸濃度較國(guó)內(nèi)其他單位高2-3倍，達(dá)到了30 g/L；（3）采用高效的吸附/膜分離集成技術(shù)分離核苷酸，分離收率達(dá)到90%以上，較其他方法提高5-10％，能耗、污染物排放大幅度降低；（4）發(fā)明了醇析和鹽析的復(fù)合結(jié)晶新技術(shù)及反應(yīng)結(jié)晶新技術(shù)，結(jié)晶收率達(dá)到90%以上，較其他方法提高5-10％，產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用領(lǐng)域: 廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、乳業(yè)等行業(yè)。

環(huán)磷酸腺苷(cAMP)為蛋白激酶致活劑，作為細(xì)胞內(nèi)的第二信使有著廣泛的生理作用，對(duì)糖、脂肪代謝、核酸、蛋白質(zhì)的合成調(diào)節(jié)等起著重要的作用。臨床上用于治療心絞痛、心肌梗死、心肌炎及心源性休克。它也可作為藥物中間體制備二丁酰環(huán)磷腺苷和環(huán)磷腺苷葡甲胺，發(fā)揮更有效的生理及藥理作用。cAMP還可用于畜禽食品添加劑，在離體條件下模擬生長(zhǎng)激素的作用，促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，增加優(yōu)質(zhì)禽產(chǎn)品產(chǎn)量。通過(guò)篩選獲得了cAMP的高產(chǎn)菌株，利用離子束誘變技術(shù)對(duì)菌株進(jìn)行改造，結(jié)合代謝調(diào)控手段，進(jìn)一步提高cAMP的產(chǎn)量，由此可產(chǎn)生數(shù)億直接經(jīng)濟(jì)效益。相比化學(xué)合成法，可大幅度降低原料成本原料成本和能量消耗。本產(chǎn)品的發(fā)展有利于帶動(dòng)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)如醫(yī)藥、食品添加劑產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展，產(chǎn)生間接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)數(shù)十億。應(yīng)用領(lǐng)域: 廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、添加劑等行業(yè)。

威蘭膠是一種性能優(yōu)良的微生物多糖，性質(zhì)與黃原膠相似，同時(shí)存在同類多糖不可比擬的優(yōu)勢(shì)：1、在更大的范圍內(nèi)具有熱穩(wěn)定性，可以耐受150℃的高溫；2、pH耐受范圍廣，在pH2.0-13.0的范圍內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定；3、耐鹽性好。威蘭膠的耐溫特性在深層采油中十分重要，目前油井深度已達(dá)3000米以上，對(duì)采油驅(qū)動(dòng)劑耐溫要求大于140℃，因此威蘭膠的耐溫優(yōu)勢(shì)以及它的一些獨(dú)特性能，使它有望成為一種性能更為優(yōu)良的驅(qū)油制劑。威蘭膠是一種不可多得的混凝土外加劑，可以增加水泥的可塑性，懸浮量，空氣含量，抗下陷能力以及抗失水性。威蘭膠是制備自密實(shí)混凝土和自流平混凝土不可缺少的添加劑。按每噸混凝土中添加0.01%的威蘭膠，則成本僅增加10塊錢左右。我國(guó)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用全部依賴進(jìn)口。本課題組擁有一株自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)菌株，并率先在國(guó)內(nèi)開展了發(fā)酵法生產(chǎn)威蘭膠的研究。本項(xiàng)目的成功開發(fā)將具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)石油、混凝土等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有積極的意義。威蘭膠的生產(chǎn)基本可以利用黃原膠的生產(chǎn)資源，因此實(shí)驗(yàn)室中試成熟后，廠家無(wú)需太多的前期投入就可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

活性物質(zhì)緩釋膠囊是近年來(lái)研究最多的藥物活性物質(zhì)制劑技術(shù), 它具有延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間、定向靶位給藥、減少藥物毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代 藥物制劑中受到了廣泛的應(yīng)用。納米壁材的研制是在微膠囊的基礎(chǔ)上，將壁材 的尺寸進(jìn)一步減小，增大比表面積，進(jìn)一步提高包埋率和運(yùn)載效果。但國(guó)內(nèi)外 對(duì)于納米包埋技術(shù)的研究多集中在以殼聚糖、海藻酸鈉、合成樹脂等材料作為 壁材的開發(fā)上，這類壁材價(jià)格相對(duì)較貴，不利于商業(yè)化推廣。國(guó)內(nèi)外未發(fā)現(xiàn)有 利用生物酶法制備活性物質(zhì)緩釋膠囊的相關(guān)報(bào)道。 該技術(shù)以淀粉納米顆粒為壁材對(duì)包埋活性物質(zhì)進(jìn)行包埋，制備納米緩釋膠 囊。淀粉納米顆粒利用生物酶法制備，生產(chǎn)成本低、周期短、不易造成環(huán)境污 染，并且納米顆粒集中在 50-120nm 左右，粒徑小、比表面積大，有利于活性物 質(zhì)的包埋，包封效果好。經(jīng)過(guò)中試研究，該技術(shù)制備的淀粉納米顆粒活性物質(zhì) 緩釋膠囊在胃部的降解率極低，大部分活性物質(zhì)在腸道內(nèi)消化吸收，有效的提 高了活性物質(zhì)的生物利用率。 生產(chǎn)條件及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：納米顆粒緩釋膠囊的初步市場(chǎng)估價(jià)為 10-100 萬(wàn) 元/噸。項(xiàng)目投產(chǎn)后，年加工量 100 噸的生產(chǎn)線，估算投資額為 3000 萬(wàn)，可產(chǎn) 生經(jīng)濟(jì)效益 4250 萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利稅 2000 萬(wàn)元。年加工量 200 噸的納米顆粒緩釋 膠囊生產(chǎn)線，估算投資額為 5000 萬(wàn)，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 8500 萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利稅 4000 萬(wàn)元。年加工量 400 噸的納米顆粒緩釋膠囊生產(chǎn)線，估算投資額為 7000 萬(wàn)，可青島農(nóng)業(yè)大學(xué)科技成果介紹 2017 －54－ 產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 1.5 億元，實(shí)現(xiàn)利稅 8000 萬(wàn)元。因此，該項(xiàng)目盈利性強(qiáng)、投資回 報(bào)率高、貸款償還期短，經(jīng)濟(jì)效益上可行。

抗性淀粉具有淀粉特性，卻不易被人體小腸消化，可作為低血 糖生成指數(shù)的功能性食品，納米級(jí)抗性淀粉因其具有納米效應(yīng)，以及大的比表 面積，大量的表面電荷和活性羥基，且抗消化等優(yōu)勢(shì)，在作為藥物緩釋及靶向 釋放等方面具有重要的應(yīng)用潛力，可應(yīng)用于功能性食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。 隨著納米技術(shù)在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的快速發(fā)展，人們對(duì)納米尺度材料的研 究應(yīng)運(yùn)而生，而功能性納米抗性淀粉更是研究的熱點(diǎn)。多糖大分子例如淀粉和 纖維素等是天然形成的在大自然中大量存在的化合物，具有天然、安全和生物 相容等特點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)抗性淀粉的制備研究非常活躍，發(fā)展迅速，并申 報(bào)和發(fā)表了許多制備抗性淀粉的專利與文獻(xiàn)。根據(jù)發(fā)表在美國(guó)《糖尿病,營(yíng)養(yǎng)與 代謝》Diabetes,Nutrition&Metabolism、《美國(guó)臨床營(yíng)養(yǎng)學(xué)雜志》AmJClinNutr、 《中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志》等國(guó)內(nèi)外大量臨床實(shí)驗(yàn)報(bào)告表明，納米級(jí)抗性淀粉有助 于改善胰島素抵抗（即增加胰島素敏感性）、降低血糖、降低血脂、調(diào)節(jié)代謝 紊亂等。而我國(guó)對(duì)抗性淀粉的制備研究正處于起步階段，目前對(duì)于這種抗消化 納米淀粉的綠色制備，國(guó)內(nèi)外均未有報(bào)道。 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或者效益預(yù)測(cè):生物酶法制備的納米抗性淀粉，具有更好地生物相 容性，加工容易，成本低，抗消化等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于功能性食品、藥物包 埋、緩釋、包衣填充等領(lǐng)域，且這種技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、原料來(lái)源廣、安全、 可再生；2、操作簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模生產(chǎn)；3、適用于普通儀器設(shè)備，對(duì)設(shè)備儀 器面沒(méi)有腐蝕性；4、原料利用率高，耗能低，得率高；5、綠色生產(chǎn)，產(chǎn)品可 放心食用。

本項(xiàng)目采用生物酶法脫支重結(jié)晶制備淀粉納米顆粒；采用微波 輔助半仿生法提取花生殼黃酮、負(fù)壓空化技術(shù)提取原花青素等活性成分；利用 花生分離蛋白和豌豆淀粉為基質(zhì)，添加淀粉納米顆粒、活性物質(zhì)制備可食膜， 通過(guò)對(duì)復(fù)合膜性質(zhì)的研究，優(yōu)化最佳納米顆粒添加量；通過(guò)對(duì)復(fù)合膜的保鮮抑 菌等效果進(jìn)行研究，確定黃酮多酚、原花青素等活性物質(zhì)的最佳添加量。克服 了淀粉納米顆粒傳統(tǒng)制備方法的周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)以淀粉納米顆青島農(nóng)業(yè)大學(xué)科技成果介紹 2017 －53－ 粒為增強(qiáng)相制備的可食膜解決了淀粉膜機(jī)械性能差等難題。獲得國(guó)家發(fā)明專利 6 項(xiàng)（201210552239.0；201210513149.0.；201210513150.3；201310212546.9； 201110166508.8） 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或者效益預(yù)測(cè):根據(jù)國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃對(duì)塑料包裝行業(yè)提 出的倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)的要求，安全、可全生物降解的食用級(jí)多功能復(fù)合膜用于取 代部分塑料包裝是食品包裝新的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)食品塑料包裝材料年總需求約 為 2000 萬(wàn)噸，如果其中 10%的用食用級(jí)復(fù)合膜代替，其中需求量達(dá) 200 萬(wàn)噸， 預(yù)計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益 1000 億。食用級(jí)多功能納米復(fù)合膜用于取代部分塑料包裝是 食品包裝新的發(fā)展趨勢(shì)，推廣前景廣闊。 

產(chǎn)品詳細(xì)介紹 整體概述       依據(jù)青少年認(rèn)知發(fā)展水平，通過(guò)課程增強(qiáng)學(xué)生的知法意識(shí)、守法意識(shí)、法制自我保護(hù)意識(shí)、法制防范意識(shí)以及樹立用法律手段處理現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的意識(shí)等。希望青少年在知法、守法的基礎(chǔ)上，能以法制的觀點(diǎn)去看待和解決生活中遇到的法律問(wèn)題，通過(guò)課堂觀察和實(shí)踐，初步形成運(yùn)用法律手段維護(hù)自身合法權(quán)利的能力，而最終將法制意識(shí)內(nèi)化于心，外化于行，為健全人格和他們未來(lái)的和諧發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 課程內(nèi)容 數(shù)量 課時(shí)數(shù) 5課 教學(xué)設(shè)計(jì) 5個(gè) 教學(xué)PPT 7個(gè) 教師手冊(cè) 5個(gè) 教學(xué)視頻 6個(gè) 學(xué)生手冊(cè) 5個(gè) 評(píng)價(jià)表 5個(gè)