中心概况
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机构简介

生物能源持续开发利用教育部工程研究中心(以下简称生物工程研究中心)是以云南师范大学为依托单位,云南省教育厅为主管单位,于2007年经国家教育部批准立项建设(教技函〔200772号)。工程研究中心以党的十七大报告中明确提出的“开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术,发展清洁能源和可再生能源,建设科学合理的能源资源利用体系,提高能源资源利用效率”和《教育部工程研究中心建设与管理暂行办法》为指导,本着“边建设,边研究,边开发”的原则,实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制,紧密围绕生物质能源植物选育与利用、生物质能源制备工程,生物质能源用酶制剂开发以及生态与遗传安全评价和生态恢复等四个方向开展各项研究。旨在解决生物质能源在开发过程中存在的:(1)高油或高淀粉含量的能源植物数量和种类有限;(2)生物能源生产过程中转化效率低、成本高;(3)生物能源生产过程中形成的二次污染及能源植物规模化种植所引起的生态安全隐患,包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性的丧失对动物和人类的影响等问题而建立的工程研究中心。生物工程研究中心是目前国内从事生物质能源开发技术领域从上游技术开发到下游产品开发及相关技术咨询和服务的先进研究基地。

拥有教师队伍13人,其中博士生导师1人,硕士生导师8人,博士学位教师8人。所开展的相关研究已有30余年的历史,承担各类课题或项目100余项,发表论文600余篇,获得发明专利10项、实用新型专利19项、软件著作权3件,出版专著18部、教材6部,获云南省科技进步一、二、三等奖各1项,建立各类沼气工程50余处,建立沼气生态示范模式10余处。

生物工程研究中心现有四个研究方向,分别为:能源与环保用酶制剂研究与开发研究方向、生物质能源制备工程研究方向、能源植物选育与利用研究方向、生态与遗传安全评价和生态恢复研究方向。

生物工程研究中心在云南师范大学呈贡主校区建有5500多平方米的生物质能源研究大楼,投入3000多万元购置先进的仪器设备建成了5个技术创新平台,分别是酶资源开发与应用技术创新平台、生物能源制备工艺技术开发创新平台、生态环境评价和生态恢复研究与应用创新平台、能源植物选育创新平台、遗传及细胞毒理学安全评估创新平台。此外,中心还与相关企业共建了9个中试车间及产业化示范基地。

生物工程研究中心2009年获批“云南省生物质能与环境生物技术创新团队”。

中心现有固定研究人员55名,其中国家“百千万人才工程”人选1名,长江学者奖励计划”青年学者,云岭青年人才,云南省引进高层次人才1名,云南省高端人才1名,云南省云岭产业技术领军人才1名,云南省中青年学术技术带头人4名,云南省中青年学术技术带头人后备人才4名,云南省教学科研学术带头人2名,云南省教学名师2名,云南师范大学高层次人才1名,昆明市中青年学术技术带头人后备人才1名。高职34名,中职17名;博士36名。

中心截至目前已获科研奖5项,其中国家技术发明二等奖1项,教育部技术发明1等奖1项,云南省自然科学奖一等、三等奖各1项,云南省科技进步二等奖1项。获云南师范大学教学成果奖5项,指导本科生获各级各类比赛奖48项。

 累计承担科研项目127项,总经费7988万元,其中国家计划项目10项,经费3857万元,国家自然科学基金项目57项,经费2090万元,省部级科研项目44项,经费1398万元,其他项目16项,经费643万元。

共获得授权专利56项,其中发明专利35项,实用新型专利21项。申请发明专利36项。累计发表科研论文680多篇,其中三大检索论文近200篇。制定企业标准13项。出版各类学术著作35部。转化6项成果实现产业化。设立开放基金26项,总计64万元。

    成果转化案例

1、脂肪酶的开发及在生物柴油生产制备中的应用

该成果在国家863计划、国家自然科学基金项目、云南省应基重点项目等多个研究基金的支持下,从全国各地采集的500多个样品中分离筛选出产脂肪酶菌株480株,其中有20株菌产酶较高,通过克隆这20株菌的脂肪酶基因并构建工程菌在毕赤酵母中表达,获得了3株表达较高、酶学特性较好的脂肪酶基因工程菌NJY-1NJY-1-3NJY-1-7 。再通过优化200升发酵罐小试、8吨发酵罐中试生产,3株基因工程菌的发酵水平分别达到每毫升发酵液21000u/mL31200 u/mL26320 u/mL。发酵水平处于国际先进水平。

从开发的脂肪酶中筛选出一种酯化活性较高,温度稳定性、pH稳定性和甲醇耐受性都较好的脂肪酶,并应用于生物柴油制备,(1)以小桐子油为原料,脂肪酶为催化剂,在醇油摩尔比为 1.72:1;脂肪酶按每克油脂112.5 U 的量添加;正己烷添加量为油重的 11.96%;水添加量为油重的20%;反应温度为 25 ℃;反应时间为 24 h的工艺条件下,生物柴油平均产率为 96.85%。(2)以餐饮废油为原料,脂肪酶为催化剂,在醇油摩尔比为 3:1;脂肪酶量按每克油脂58.38 U 的量添加;正己烷添加量为油重的 13.23%;水添加量为油重的24.59%;反应温度为 20℃;反应时间为 14 h的工艺条件下,生物柴油平均产率为95.2%左右。

3)以酸值为 194mg/g 的脂肪酸为原料,采用两步酶催化和一次酸催化结合的工艺,可使生物柴油的酸值下降至 1.5 mg/g 以下。

该成果已形成了生产能力为5,000t/a10,000t/a20,000t/a的生物柴油生产线及装备设计工艺技术。该成果可广泛适用于以纯脂肪酸、小桐子油、菜籽油、蓖麻油、餐饮泔水油、地沟油等为原料生产生物柴油。生产的生物柴油产品品质达到《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》(GB/T208282007)的标准要求。

该成果中用到的脂肪酶催化剂已完成产业化生产,生物柴油制备技术已完成500升小试和30吨中试生产。该成果已获得实用新型专利授权3项。

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2、酶制剂在皮革清洁生产技术中的应用

皮革工业是我国轻工行业的支柱产业,我国皮革产量占世界皮革产量的25%,皮鞋产量占世界皮鞋产量的50%。皮革工业年产值超过8000亿元,出口金额600亿元。然而我国制革工业的污染物排放问题也是相当严重的。我国制革工业每年产生污水1.4亿吨,包括COD40万吨,氨氮2万吨,硫化物2万吨,石灰25万吨,产生污泥200万吨。鉴于此,中心与四川大学皮革系合作开发了针对制革工业用的系列酶制剂产品及应用技术,开发的系列酶制剂产品主要有:中性蛋白酶、角蛋白酶、脂肪酶、半乳糖苷酶,并实现了这4种皮革用酶的产业化生产,已生产皮革用复合酶制剂产品3万多吨,占我国皮革酶市场35%,已在全国100多家制革企业推广应用,累计产生经济效益92.15亿元,累计减少硫化物4015吨、石灰9430吨、铵盐6681吨、减少产生COD 17740吨、氨氮1344吨、污泥11150吨、节水382万吨,污染物处理节支6035.5万元。该成果的推广应用对推进我国制革工业的产业升级和可持续发展具有重要意义。

     该成果获得了2014年教育部科技进步一等奖和2015年国家技术发明二等奖。

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代表性仪器设备及平台条件展示

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HiSeqTM 2000基因组测序系统(设备及配套总值1000万元)

Illumina Hiseq 2000测序系统是一种高通量测序技术,是采用可逆终止法的边合成边测序技术。这种测序技术通过将基因组DNA的随机片断附着到光学透明的表面,这些DNA片断通过延长和桥梁扩增,形成了具有数以亿计clusterFlowcell,每个cluster具有约1000拷贝的相同DNA模板,然后用4种末端被封闭的不同荧光标记的碱基进行边合成边测序。这种新方法确保了高精确度和真实的一个碱基接一个碱基的测序,排除了序列方面的特殊错误,能够测序同聚物和重复序列。这种技术避免了像传统测序技术那样耗费大量人力、物力进行片段克隆、转化、质粒抽提等繁琐的操作。而且多种样品制备方法使此技术有一系列的广泛应用,包括基因表达、小RNA的发现,蛋白质核酸相互作用等。

HiSeq 2000测序系统是前所未有的高通量测序系统,不仅提高测序通量,降低了成本,而且具有创新的用户体验。预先配置、即插即用的试剂,简单的流动槽上样,简单的触摸屏用户界面,这种人机交互设计特征以及轻松的测序流程,使操作更简单,更方便。


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                              MiSeq微生物基因组测序系统(设备及配套总值300万元)

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Agilent GC-MS

Agilent 5975C气-质联用系统是将气态化的物质分子裂解成离子,然后使离子按质量的大小分离,经检测和记录系统得到离子的质荷比和相对强度的谱图(质谱图)。质谱图提供了有关物质的分子量、元素组成及分子结构的重要信息,从而鉴定物质的分子结构。主要应用于石油化工、医药分析和食品安全等领域的有机磷、有机硫、有机氯等农残分析,挥发性有机物的定性、定量分析。

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Waters UPLC

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岛津AA-7000原子吸收光谱系统

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酶制剂生产小试平台

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生物柴油制备小试设备


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