工业酶国家工程实验室

“工业酶国家工程实验室”得到国家发改委批准，成为在天津市批准建设的两个国家工程实验室之一，是以产学研结合为主要方式的研究实体。“工业酶国家工程实验室”由酶筛选与评价技术实验室、酶分子改造实验室、酶表达与制备技术实验室和酶应用技术实验室组成；建立工业化发酵控制技术、低成本分离技术、先进的发酵废液后处理技术研发平台，开展工业酶发现、改造、规模化表达、制剂制备等关键和共性技术研发，制定和完善行业的酶制剂技术标准，加快酶制剂产业的发展，促进其在能源、饲料、食品、环境、医药等工业领域的应用，为节能减排型经济的发展提供重大机遇。

研方向1、新型工业酶的发现、评估与高通量筛选

利用基因组信息进行发掘，选出具有重要应用价值的生物催化剂基因进行研究；建立极端微生物、不可培养微生物和共生微生物的表达库，通过高通量筛选和评估方法，从建立的表达库中筛选新型生物酶；从节能出发，强调常温酶和低温酶的发现，如常温淀粉酶和低温蛋白酶等。发展微量化、超高通量的酶性能评估技术。针对若干重要应用，采用高通量筛选技术、细胞快速自裂解技术、微反应器技术等，根据相关的工业应用属性，针对高温酸性淀粉酶、高温糖化酶、纤维素酶、植酸酶、谷氨酰胺转氨酶、过氧化氢酶、碱性果胶酶、β-内酰胺类抗生素酶促技术中的青霉素酰化酶和7-ACA合成酶等，建立相关的快速酶性能评估体系，为酶的理性设计和分子改造提供高效的工业性能评估技术平台。

科研方向2、绿色工艺应用性能指导下的酶分子进化。

针对轻工业、有机合成工业过程中高温、碱性以及有机溶剂环境等特点，以大幅度提升医药用酶的活性、底物专一性、溶剂耐受性，生物印染用酶的耐温、耐碱性能，造纸酶的耐碱及抗金属螯合剂，生物脱胶用酶热稳定性、耐碱性能，生物制革用酶抗重金属以及明胶生物制备用酶专一性等工业应用属性提高为主要研究目标，研究工业酶分子优良应用属性分子基础的生物信息计算机模拟、预测和辅助设计技术；优化全基因合成、多位点随机和定向突变、分子重排以及大容量的随机突变库高通量表达筛选等技术，建立

和完善合理有效的工业酶分子进化技术体系，获得若干具有优良工业应用性能的酶基因突变体。

科研方向3、基于工业酶结构解析的酶蛋白分子理性设计

研究酶分子结晶及晶体结构解析方法，研究并比较分析影响工业酶性能的基因突变生物学基础；研究酶-底物复合体共结晶结构，解析酶催化反应的活性中心细部特征，比对分析对温度、pH、热稳定性等催

化性质有重大影响的氨基酸位点；在此基础上研究序列与特性理论指导下的工业酶蛋白质分子理性设计与

改造策略，大幅度提高酶的比活力、稳定性以及对制药、纺织、造纸、制革、麻类脱胶、有机合成、食品加工等工业环境的适应性，获得更适合绿色工艺应用的高效工业酶。

科研方向4、工业酶的高效表达与规模化制备

以酵母与曲霉体系，着重研究酶表达系统优化策略，研究酶蛋白胞外高效分泌机制，实现医药用酶、印染用酶、造纸用酶、制革用酶、麻类脱胶用酶、有机合成用酶、食品和饲料用酶等重要工业酶分子的高效表达。研究以高细胞密度和高酶活力为目标的工业酶规模化制备工艺，采用多尺度分析、生化反应动力学、计算机模拟等方法，确定酶发酵生产过程的放大方法；开发基于膜处理技术的高效、低耗的工业酶提取新工艺；利用小分子化合物对酶的表面进行化学修饰保护酶的构象，改善酶抵抗热、酸、碱等性质，提高酶的稳定性。

科研方向5、工业酶复配与绿色生物工艺的开发与应用

着重研究酶蛋白分子修饰技术，大幅度提高酶蛋白在工业环境下的稳定性；研究各类工业酶生物工艺应用特性评价模型，研究最佳生物处理效果的多种工业酶复配及稳定化技术，研究助剂种类和添加量对复

合酶制剂生物加工处理效果的影响。研究工业酶在生物制药、印染、纸浆漂白、制革、麻类脱胶、明胶生物制备、生物有机合成、食品加工和饲料应用中生物加工工艺，确立生物工艺过程关键控制点与工艺优化策略。研究新型生物加工工艺与传统工艺的匹配性，形成基于新型生物加工的高效绿色工艺。

固定化酶技术及应用分析平台仪器列表

LC/MS液质联用仪

GC/MS气质联用仪

质谱仪

加速溶剂萃取仪

小型喷雾干燥系统

试剂制粒系统

电渗析

阴阳离子交换系统

激光扫描共聚焦显微镜

过滤系统

酶表达与制备技术平台仪器列表

等温滴定量热仪

超灵敏差式扫描量热仪

生物大分子相互作用仪

动态光散射仪

酶动力学快速分析系统

高通量全自动液体处理和分析检测系统

各式发酵罐（2L-200L不等）

冷冻大容量离心机

自动取样系统

总有机碳分析仪

尾气在位在线分析仪

生化分析仪

浊度在位在线分析仪

不锈钢板框多层过滤器

600MHz核磁共振系统

远程控制及数据采集分析

变频式空压机

卧式摇床

叠加式摇床

酶分子改造技术平台仪器列表

紫外可见分光光度计

两维电泳系统

脉冲电泳系统

蛋白双向电泳

蛋白纯化仪

半制备液相色谱仪

制备液相色谱仪

晶体培养机器人

X光衍射仪

自动影像处理系统

工业摇床

高温振荡培养箱

高压均质机

红外加热真空离心浓缩仪

台式空冷实验室型冻干机

超滤系统

产酶菌株高通量筛选平台仪器列表

高速分选式流式细胞仪

全自动克隆挑选系统

全自动核酸分离纯化工作站

自动筛选工作站

微流体DNA自动片段回收仪

实时荧光定量PCR系统

恒温恒湿箱

低温培养箱

全温培养箱

生化培养箱

振荡培养箱

厌氧培养箱

厌氧操作台

高通量振荡培养系统

超净工作台

超速离心机

冷冻高速离心机

荧光分光光度计

超低温冰箱

治疗哮喘药物“沙美特罗”的关键手性中间体的制备