基于微生物集群效应的EPS催化体系构建的原理与应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21636003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    294.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Poor tolerance, low productivity, and short life cycle of cells are the major problems encountered during current fermentation processes. Here, for the first time, we present the microbial aggression-based EPS-Catalytic systems to address these problems. This project conducts research on the molecular basis and regulation of EPS biosynthesis, the functional mechanisms underlying the EPS systems, and the methods for construction of the microbial aggregation-based EPS-catalytic systems. Phenomena and laws of self-proliferation, self-repair, and anti-aging behavior of EPS cells will be uncovered, and the causes and control strategies for these behavior will be presented at molecular and metabolic levels. Also, the basis and the effects of the microbial aggregation on the catalytic systems will be investigated. This study can provide novel methods as well as valuable scientific basis for the construction and application of the microbial aggregation-based EPS-Catalytic systems, and will considerably improve the productivity and yield of fermentation processes, which is of great significance to make the manufacturing processes of a variety of industrial products more efficient and cleaner, and thus more economically favorable and environmentally sustainable.
针对目前发酵过程中细胞耐受性差、生物催化剂使用寿命短、时空效率低等问题,首次提出了基于微生物集群效应的EPS催化体系。开展微生物细胞EPS合成的分子基础与功能机制的研究以及EPS形成的调控策略与基于微生物集群效应的EPS高效催化体系构建的研究。揭示EPS体系中自增殖、自修复、抗衰老的现象与规律,并在分子和代谢层面描述其成因机制和调控方法,探索EPS体系中细胞的集群效应及其对生物催化体系的影响,为基于微生物集群效应的EPS生物催化体系的构建提供全新的理论依据和实现方法,大幅度提高生物制造过程的时空效率与转化率。对推动大量工业产品的高效、清洁生物制造走向经济和环境可持续发展的道路具有十分重要的意义。

结项摘要

针对目前发酵过程中因细胞耐受性差、生命周期短、难以连续化进行而导致的生产效率低和原子经济性差的问题,开展工业环境下微生物细胞EPS合成过程的机制解析与EPS催化体系构建的研究。阐明了酵母、丁醇梭菌等微生物EPS形成机制以及EPS合成过程的分子基础,建立了介质设计优化以及工业环境下EPS合成过程的调控方法,为基于微生物集群效应的EPS生物催化体系的构建与应用提供理论依据和实现方法。在燃料乙醇、柠檬酸、核酸酶等生物燃料、生物基化学品、酶制剂等多个领域,实现了产品的示范生产或产业化,显著提高了生产效率和经济性,对推动大量产品的生物制造从间歇式走向连续化、高效化和绿色化具有重要意义。发表SCI论文63篇,获授权发明专利32项,其中授权国际发明专利7项。项目负责人应汉杰获得2019年赵永镐科技创新奖1项。课题骨干陈勇教授获2020年安徽省科学技术二等奖1项(排名第三)。

项目成果

期刊论文数量(63)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(28)
Water-sensitive phase-transition of a carbon dot-calcium carbonate composite for moisture detection in organic solvents
用于有机溶剂中水分检测的碳点-碳酸钙复合材料的水敏相变
  • DOI:
    10.1039/c9ay00541b
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Analytical Methods
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yu Haijun;Li Haoxiang;Chen Chao;Zhou Shengmin;Wang Ping
  • 通讯作者:
    Wang Ping
Clostridium acetobutylicum grows vegetatively in a biofilm rich in heteropolysaccharides and cytoplasmic proteins.
丙酮丁醇梭菌在富含杂多糖和细胞质蛋白的生物膜中营养生长
  • DOI:
    10.1186/s13068-018-1316-4
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biotechnology for biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Liu D;Yang Z;Chen Y;Zhuang W;Niu H;Wu J;Ying H
  • 通讯作者:
    Ying H
Competitive adsorption of vanillin and syringaldehyde on a macro-mesopore polymeric resin: modeling
香草醛和丁香醛在大中孔聚合物树脂上的竞争吸附:建模
  • DOI:
    10.1007/s00449-019-02140-7
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Bioprocess and Biosystems Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Cao Hanfei;Ji Yingchun;Zhou Jingwei;Zhuang Wei;Niu Huanqing;Gao Nan;Chen Yong;Liu Dong;Zhu Chenjie;Chen Xioachun;Ying Hanjie;Wu Jinglan
  • 通讯作者:
    Wu Jinglan
Effects of Spo0A on Clostridium acetobutylicum with an emphasis on biofilm formation
Spo0A 对丙酮丁醇梭菌的影响,重点是生物膜形成
  • DOI:
    10.1007/s11274-020-02859-6
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    World Journal of Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yang Zhengjiao;Wang Zhenyu;Lei Ming;Zhu Jie;Yang Yuhan;Wu Shishi;Yu Bin;Niu Huanqing;Ying Hanjie;Liu Dong;Wang Yibing
  • 通讯作者:
    Wang Yibing
pH-Neutralization, Redox-Balanced Process with Coupled Formate Dehydrogenase and Glucose Dehydrogenase Supports Efficient Xylitol Production in Pure Water
pH 中和、氧化还原平衡工艺,结合甲酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶,支持纯水中木糖醇的高效生产
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.9b05626
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhang Di;Chang Ziyue;Li Nan;Lei Ming;Wang Zhenyu;Niu Huanqing;Gao Nan;Liu Dong;Chen Yong
  • 通讯作者:
    Chen Yong

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其他文献

Butanol production by a Clostridium beijerinckii mutant with high ferulic acid tolerance
具有高阿魏酸耐受性的拜氏梭菌突变体生产丁醇
  • DOI:
    10.1002/bab.1418
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    Biotechnology and Applied Biochemistry
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    郭亭;王冬;许佳慧;应汉杰
  • 通讯作者:
    应汉杰
氨基树脂表面活化提高固定化核酸酶P1连续催化性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何林姣;刘晓静;黄金莎;庄伟;应汉杰
  • 通讯作者:
    应汉杰
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    南京工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋天顺;吴夏芫;应汉杰;周楚新
  • 通讯作者:
    周楚新
果糖二磷酸锶盐对D-半乳糖致小鼠睾丸退行性病变的改善
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国新药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张琪;刘浩然;戴德哉;戴茵;应汉杰
  • 通讯作者:
    应汉杰
多糖微量元素络合物的饲料化应用研究进展
  • DOI:
    10.11949/0438-1157.20210253
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志;李彦卿;庄伟;陈震;刘金乐;柳东;赵安琪;吕永坤;熊文龙;许敬亮;应汉杰
  • 通讯作者:
    应汉杰

其他文献

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应汉杰的其他基金

多肽亲和层析分离重组人白蛋白的研究
  • 批准号:
    20006007
  • 批准年份:
    2000
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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