郑州大学河南省离子束生物工程实验室

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郑州大学离子束生物工程实验室是在省政府拨款资助下于1998年8月建成并发展成为河南省离子束诱变育种基地。该实验室于1998年10月通过专家论证审批，成为首批省教育厅重点开放实验室。2001年11月通过省教育厅评估验收，2003年通过省科技厅评估验收成为省重点实验室。目前实验室设有离子束技术及生物效应、植物遗传改良工程、微生物工程和细胞工程四个研究方向。实验室主任为霍裕平院士。六年来，省政府和教育厅共投资2500万元，拥有5000万元设备，实验室面积近3000平方米。实验室拥有22名专职研究人员，其中13名具有博士学位。2001年底，离子束生物工程作为主要研究方向之一，已成功获取“凝聚态物理”国家级重点学科，该学科五年内将获得3000万元以上经费支持。同时，离子束生物工程也是2003年底获得认证的“教育部材料物理重点实验室”的主要研究方向之一。实验室拥有博士学位和硕士学位授予权，优秀硕士生可硕博连读。实验室承担有国家 “十五”科技攻关项目“离子束生物工程技术培育超级小麦”、国家“973”项目“低能离子注入微生物诱发反常生物学效应的分子机理研究”、多项国家自然科学基金及一批省级重点科技攻关项目。

河南省是全国最重要的农业和发酵工业大省，农业和有关行业质量的大幅度提高的关键在于对作物、微生物和牲畜品种的改造，需要更快发展新的生物工程学科，需要有更多交叉学科和具有较强应用技术潜力的复合型人才。实验室全体人员贯彻省重点经济战略，充分发挥省离子束省诱变育种基地的优势，把振兴省经济建设作为主要目标实施，大力推动全省新品（菌）种的培育工作。

河南省离子束生物工程重点实验室
   
秦广雍 （教授）
电话：0371-7767798（办）
E-mail(H)：GYQIN@371.net
E-mail(O)：Qinguangyong@zzu.edu.cn
  
   
地址：中国郑州·郑州市大学路75号（郑州大学南区）
邮编：450052

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(2005-5-20)
      由霍裕平院士领导的河南省离子束生物工程重点实验室承担的河南省科技攻关项目《葡萄糖基转移酶高产菌株选育及工业化生产》经过几年艰苦卓越的工作，日前已经圆满完成，并于2004年12月30日通过河南省科技厅组织的专家鉴定。。


鉴定委员会由中科院微生物研究所原所长周培瑾研究员及河南生物工程学会发酵专业委员会副主任李宗义教授等知名专家组成。专家鉴定委员会认为，应用离子束诱变技术筛选的葡萄糖基转移酶高产菌株HA-1具有遗传稳定性好，在较短发酵时间内产酶水平高且原料适应性广的特点，于5吨生产罐发酵，24h产酶6800IU/mL以上，是目前国内生产厂家生产菌株产酶水平的3倍以上，且发酵时间缩短了12h左右，达到了国内同类研究的领先水平；同时，对菌种发酵产酶工艺及酶转化淀粉生成β-环糊精（β－CD）的工艺进行了优化并已成功应用于β-CD的工业生产。 。


在相对短时间内产酶水平高无疑更加节约发酵能耗、降低成本、提高生产效率，该项研究使得葡萄糖基转移酶及β-CD的低成本生产和大规模使用成为可能。对年产葡萄糖基转移酶50吨及食品级、药用辅料级β-CD 600吨规模的生产来说，可年创产值2500万元左右，利税800万元。该研究为生物转化工艺，生产过程中无有害废水，废气的排放，生产过程产生的少量滤渣主要为菌体，含较高蛋白质，经处理后可加工成饲料进行利用，符合国家环保和清洁生产的要求。该项研究具有较高的经济效益和社会效益，推广应用前景良好。。


该项目已就菌种选育及葡萄糖基转移酶生产方面的研究申报了一项专利，还有一项正在申报中。目前，由于我国的体制及其他诸多因素，实验室成果的转化困难多多，仍然是科研院所研究项目推广的瓶颈。由实验室筛选的菌株或研究成果能较快的应用于企业，进行工业化生产，直接转化为生产力，还是比较少有。而“葡萄糖基转移酶高产菌株HA-1及β-CD的工业化生产”已转让河南省一家化工生产企业和一家从事生物医药开发和新产品生产的高新技术企业，并与国内多家企业正在洽谈转让事宜，这在高等院校更是少见。。


由于葡萄糖基转移酶及β-CD具有较大的应用价值，河南省离子束生物工程重点实验室早在5年前就开始应用离子束注入诱变技术“选育葡萄糖基转移酶高产菌株及β-CD的转化研究”，并申报了河南省科技攻关项目《葡萄糖基转移酶高产菌株选育及工业化生产》，得到省科技厅的资助。。


利用葡萄糖基转移酶可将来源丰富、价格低廉的淀粉类物质转化成β-环糊精（β-CD）。β-CD是由七个葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接形成的环形低聚糖。由于β-CD具有内亲水、外疏水的特点，能包结多种客体分子，起到增溶、缓释、富集及保护被包结物免受光、氧分解等作用，因此，具有分子囊的美称。β-CD作为添加剂或包埋材料在食品、医药、化妆品、农药及环保等领域用途广泛，具有调节食品持水性、水活度、控制热处理的褐变及无毒副作用等特点，同时还可防止淀粉老化并改善其他包埋材料用量大的缺点。我国β-CD的生产虽有20多年的历史，但由于生产菌株酶产量低及β-CD生产成本过高导致市场价格偏高而使β-CD的应用受到限制。。


目前、在发酵工业中，虽然β-CD生产中葡萄糖基转移酶的成本约占整个成本的一半。但是，葡萄糖基转移酶除作用于淀粉生成β-CD外,如同时存在其他转移受体时, 还可将葡萄糖基转移到这些受体上，从而改变受体的化学性能，以增加这些化合物的稳定性或水溶性，如制备葡萄糖基-L-抗坏血酸、α-葡萄糖基橙皮甙等，因此葡萄糖基转移酶及β-CD的转化具有较大的潜在应用市场及研究开发意义，国外需求量也在逐年增加，前景非常看好。本项目工业化的生产，可大大促进我国食品、医药等多个行业产品质量性能的改善，促进相关产业的发展。