代表性成果一:微生物转化法生产1,3-二羟基丙酮关键技术研发及产业化
该项目属科技成果转化典型案例,已获2020年度河南省科学技术进步奖贰等奖(河南大学为成果第一完成单位)。
该项目针对我国1,3-二羟基丙酮(简称DHA)生产领域存在的菌株发酵催化水平低、成本高、提取纯化困难等关键技术难题,与浙江省长兴制药股份有限公司等企业开展联合攻关。经过多年的系统化研究,选育出一株具有自主知识产权的DHA高产新菌株,开发了菌体生长与酶催化脱氢同步进行的新工艺,建立起一套先进成熟的生产工艺技术,在国内率先实现了DHA的产业化生产。该项目在DHA高产菌株选育和发酵生产工艺方面有明显创新,整体技术达到国际先进水平。
项目2015年投入产业化生产,近三年累计生产686吨DHA,新增销售收入1.235亿元、利润4027万元(产销量占国产DHA总量的80%以上),创造了显著的经济效益。该项目的实施成功替代了进口产品,并已批量出口,打破了少数发达国家对DHA生产技术与市场垄断的局面,促进了相关行业的科技进步,在微生物法生产医药中间体和精细化学品方面具有重要的示范作用,社会服务贡献效果显著。
代表性成果之二:植物土传病害微生物生防试剂研发关键技术
建立了蜡样芽孢杆菌生防试剂的研发及植物土传病害防治关键技术。以微生物代谢途径以及基因调控为研究领域,开展微生物菌种的筛选、代谢产物的发现和鉴定、代谢基因的克隆、敲除和调控机理的解析、新型代谢物的设计和组合生物合成、分解、代谢互作以及代谢产物的生物效应评价等方面的基础与应用基础研究。近两年发表SCI论文5篇,获批国家自然科学基金面上项目1项,省级以上项目2项,成果转化1项。
代表性成果之三:微生物发酵生产甘油酸产业化关键技术攻关
甘油酸是甘油氧化形成的三碳醇酸又称2,3-二羟基丙酸,它是一种重要的有机酸,在医药、食品、化工等行业具有广泛的用途,有很大的商业价值和社会价值。甘油酸的工业化生产还面临很多重要的困难,其中之一就是高产菌株的筛选。
本项目自主创新地筛选出能够耐受高浓度甘油的微生物菌株,并且研究出一种能够生产高浓度甘油酸的方法,具有自主知识产权,专利名称:微生物发酵生产甘油酸的菌株HD1025和方法,专利号:ZL 201610549195.4。目前以专利实施许可方式进行成果转化,受让方:河南新仰韶生物科技有限公司、深圳市博大生物技术有限公司。
代表性成果之四:新型微生物多肽处理废水中镉离子技术
在所有危害人类健康的剧毒物质中,美国毒物管理的委员会把镉列在了第六位。由于镉对动物和人类具有致癌性,因此在环境污染治理中,如何消除包括镉在内的重金属水污染是令人头疼的世界性的难题。传统的含镉废水处理工艺主要包括化学沉淀法氢氧化物或硫化物、离子交换法、铁氧体电解法、蒸发浓缩法和膜分离法等。但这些方法存在投资大、运行费用高、有局限性、工艺复杂、费用昂贵、产生二次污染等缺点。研究发现,在各种动植物和微生物细胞内存在着对金属离子具有亲和力的蛋白质(肽),称为金属结合蛋白肽,这种蛋白可与环境中的各种金属离子结合从而降低或消除对生物细胞的毒性。但进一步研究发现该技术也存在着局限性,主要原因是外源肽在细胞质内表达不稳定,半衰期短,容易被受体菌内蛋白酶水解,限制其在工业化中的应用。
利用随机噬菌体十二肽库的筛选技术,得到了能与镉离子具有高亲和力的特异性结合的十二肽,进一步将该结合肽编码基因整合进入酿酒酵母后,利用酿酒酵母凝集素表面展示系统EBY100,将具有特异吸附镉离子的金属结合肽展示在其细胞壁的外表面,从而可以作为吸附剂加以应用。初步试验表明:每克湿菌体能够吸附257毫克的镉离子,每克干菌体能够吸附约2500-3000毫克镉离子,表现出良好的应用效果,具备了一定的产业化应用前景。该技术近两年获得国家发明专利4项。