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                                                      生物催化與生物轉化是指利用酶或者有機體(細胞、細胞器等)作爲催化劑進行化學轉化的過程 。它是迄今爲止人們所知的最高效和最具選擇性的溫和催化體系 ,不僅可以得到純度很高的產物 ,而且可以獲得用常規方法難以合成的一些光學純的手性化合物 ,同時該體系也是一個典型的環境友好體系 。該領域技術的突破對於提高燃料乙醇規模生產的轉化效率 ,加快生物柴油產業化 ,有效率緩解化石能源日趨緊缺的矛盾 ,利用可再生的生物質原料生產乙烯、乳酸等大宗原料化工品 ,緩解我國材料工業對石油等一次礦物資源的過分依賴 ,大力推進高品質的重要酶製劑的工業生產和應用 ,全面提升食品工業、飼料工業、輕化工業等傳統產業的技術水平 。因此 ,生物催化與轉化對工業生物產業具有不可替代的地位與作用 。

                                                  1、生物催化重點實驗室研究方向和主要內容

                                                      生物催化與轉化理論與技術是工業生物技術的核心 。該領域技術的突破 ,對於加快生物製造(生物基產品、生物材料、醫藥中間體和綠色工藝過程)、生物能源和生物環保等生物產業的發展具有關鍵性促進作用 。但是 ,目前 ,生物催化與轉化在工業應用中還存在生物催化劑種類偏少、功能不強、轉化效率低和過程難於控制等亟待解決的重大共性問題 ,嚴重製約着生物產業的發展 。爲此 ,建立的生物催化與轉化重點實驗室將圍繞以上問題具體開展如下研究方向和內容 。

                                                  (1)生物催化劑的高效挖掘、修飾和改造技術研究 ;

                                                      重點針對生物催化劑在工業應用方面的技術障礙 ,從極端微生物或構建的宏基因文庫中挖掘新酶基因 ,構建多種基因工程高效表達系統 ,研究酶結構與功能的關係 ,研究開發生物催化劑的定向改造與分子設計技術 ,以期獲得具有重大工業應用前景的新型生物催化劑 。

                                                      該研究方向具體進行幾個方面的研究內容:具有轉糖苷功能糖苷酶的挖掘及結構改造研究 ;生物能源相關用酶的挖掘及結構改造研究 ;醫藥中間體合成脂肪酶的挖掘及結構改造研究 ;輕化工食品用酶的高效挖掘及發酵優化 。

                                                  (2)生物轉化系統的基礎研究 ;

                                                      在微生物基因組與功能基因組的基礎上 ,針對細胞生物轉化系統中存在的輔酶再生、能量平衡和電子傳遞等難點進行關鍵基因的深入研究 ,建立微生物轉化途徑與細胞性能優化的新策略 ,以期獲得具有重要工業應用價值的工程菌株 。

                                                      該研究方向具體進行3個方面的研究內容:多羥基化合物立體選擇性轉化生物體系的基礎研究 ;氨基酸生物轉化體系的研究 ;丁醇、丙酸及琥珀酸等生物基化學品的生物轉化體系研究 。

                                                  (3)生物催化與轉化過程基礎研究 。

                                                      圍繞生物催化與生物轉化過程中存在的複雜相態、底物傳質和底物產物抑制等問題 ,研究化學-酶耦合催化、分離耦合催化、外加物理場耦合催化過程中的共性理論問題 ,特別是催化過程中各種化學、物理因素對生物催化劑或生物轉化系統的作用 ,以及在此作用下的構象變化與反應速度、轉化率和立體選擇性的關聯 。

                                                      該研究方向具體進行3個方面的研究內容:糖苷酶合成潛香物質兩相體系酶催反應的過程研究 ;定向酶法合成耦聯超濾循環制備分子量相對均一的右旋糖酐的研究 ;真菌多糖合成發酵調控研究 。

                                                   2、科研隊伍及能力

                                                      生物催化重點實驗室所依託的鄭州輕工業手机娱乐手机娱乐多年的建設和積累 ,形成了一支年齡、學歷和知識結構合理的學術梯隊 。由36人組成 。具體如下:

                                                  固定研究人員:24人 ,其中:河南省特聘教授1人 ,校特聘教授1人 ,教授7人 ,副教授12人 ,博士(後)21人 ,管理人員3人 ,技術工人3人 。

                                                      該手机娱乐近5年來共承擔各類科技項目40多項 ,其中主持承擔國家自然科學基金項目5項 ,國家“十一五”重大專項和“863”項目各1項 ,省部級重大科技項目和其他各類科技攻關項目21項 ;發表學術論文268篇 ,其中SCI ,EI ,ISTP三大收錄論文50篇 。具體體現在以下方面:

                                                  (1)生物催化的理論和方法:在脫氫酶、糖苷酶、脂肪酶、澱粉酶、葡聚糖酶、蛋白酶、漆酶等催化機理和底物拓展 ,以及蛋白質、天然產物酶法改性等方面進行深入研究 ,取得了顯著的成績 。

                                                  (2)生物催化劑改造的方法學:利用分子定向進化技術、基因組學和蛋白質組學 ,將果糖基轉移酶、氧化葡萄糖桿菌醇脫氫酶、α-1,6-葡聚糖酶在大腸桿菌和酵母菌中大量表達 ,初步實現產業化 。

                                                  (3)重要生物催化體系的催化機理:系統揭示了離子溶液中糖苷酶催化蔗糖酯1→2糖苷鍵形成反應機制 ;利用脂肪酶對前體化合物拆分得到手性物質(2S)-6-氟-3,4-二氫-4-氧代-2H-1-苯並吡喃-2-羧酸 ,並進一步製備糖尿病藥物“法地司他” 。

                                                  3、基礎設施建設

                                                      本實驗室設置於鄭州輕工業手机娱乐教三樓9層和12層 ,面積共800 m2 ,此外手机娱乐還有現代分析實驗室 ,面積約200 m2 。總科研用房達1000 m2 。

                                                      實驗室現有主要儀器設備總值約1000萬元 ,主要儀器包括GC/MS、高壓液相色譜系統、低壓液相色譜系統、全自動發酵罐、超高壓設備、PCR儀、熒光定量PCR儀、凝膠成像系統、紫外分光光度計、冷凍離心機等 。

                                                      依託以上先進的儀器設備我們建立了一批國內一流 ,極具特色的“生物催化”領域的實驗室 ,如“分子酶學研究室”、“生物技術與食品安全研究室”、“菸草相關生物技術研究室”等

                                                   

                                                   

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