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基于美洲大蠊Orco基因设计的dsRNA、编码基因及其制备方法与应用

申请号:
CN201910742626.2
发明人:
李娜;李胜;黄润;
专利类别:
发明专利
所属类目:
机械/加工/设备
权利状态:
有效
商品价格:
¥7,777,777.00
七弦琴官方服务:
七弦琴专利交割服务 ¥350.00
2020湾高赛 七弦琴自营
店 主:
13712165455
所在地:
广东省 珠海市
星 级:
弦 级:
1弦
客 服:
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  • 物流服务

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  基础信息

  牵头参赛单位:梅州市华师昆虫发育生物学与应用技术重点实验室广梅园研发中心

  证照号码:52441400MJM129428B

  其他参赛单位:华南师范大学

  证照号码:124400004558589190

  梅州华胜广梅生物科技有限公司

  证照号码:91441400MA53519G71

  单位类型:科研院所

  项目规模:初创型

  参赛团队负责人:李娜


  参赛项目技术介绍

  核心技术介绍:目前我省乃至全国主要采用填埋法和焚烧法处理餐厨垃圾。填埋法占用大量的土地,滋生蚊虫,污染大气;垃圾渗滤液通过地表径流和渗透作用污染地下水和地表水,破坏生态环境,存在安全隐患;另外随着人口密度的增加,填埋场的选址难度越来越大。非常严重的是,目前餐厨垃圾和普通生活垃圾并未进行分类,全部混在一起,导致普通生活垃圾因受污染而不能很好地回收利用。

  目前针对美洲大蠊(俗称蟑螂)自身摄食行为的研究非常粗浅,缺乏全面系统的数据化分析和论证。所以,目前国内美洲大蠊处理餐厨垃圾简单低效,产业化程度低。因此,急需精准的实验数据支撑,进而提高餐厨垃圾到饲料和肥料的有效转化能力,并避免对环境造成第二次污染。以美洲大蠊处理工业园区的食品饮品药品行业有机固体废料并产生高附加值的产品尚无任何报道,大有潜力可挖,深入研究可望形成高新科技工业园区内的绿色循环经济。

  基于上述背景,本项目主要研究技术内容如下:

  1)基于针对美洲大蠊的行为学大数据模型研究

  利用高清拍摄系统记录和大数据建模分析,研究美洲大蠊取食行为,提高取食效率;美洲大蠊交配产卵行为,为标准化饲养和繁殖提供精准的技术支撑;美洲大蠊躲避和钻缝爬壁等行为,为人工智能开发和昆虫仿生应用提供基础数据。

  本项目研究团队前期积累了大批蜚蠊相关的初步研究成果,为本项目的顺利开展奠定了良好的工作基础。团队已取得美洲大蠊高质量基因组信息,并阐明多项基因功能和进化地位,相关研究成果发表在NatureCommunications,并作为ResearchHighlight被重点推荐。

  此外,基于针对蟑螂的行为学大数据模型研究目前已取得了重要进展:

  ①搭建了蟑螂行为学高清拍摄系统、自主开发了大数据记录、分析、和建模系统。

  ②美洲大蠊取食行为观测初见成效:可通过添加酵母等益生菌、与餐厨垃圾和酒糟混配,消化药物残渣;同时发现美洲大蠊含有大量的生长因子和形态发生素,故具有促进皮肤创面修复功能。

  ③基于前期研究结果已开发一款基于蟑螂行为调节剂的杀蟑饵剂,具有良好杀蟑效果。

  2)美洲大蠊处理餐厨垃圾和酒糟的技术研究

  美洲大蠊其食性庞杂且食量大,是降解餐厨垃圾等有机废料的理想生物品种。目前针对美洲大蠊自身摄食行为的研究非常粗浅,几乎处于真空状态,缺乏全面系统的数据化分析和论证。以美洲大蠊处理工业园区的食品饮品药品行业废料并产生高附加值的产品尚无任何报道,大有潜力可挖。

  美洲大蠊处理餐厨垃圾和酒糟的技术研究中最主要的问题在于——有机废弃物处理问题:美洲大蠊是杂食性昆虫,如何有效分解餐厨垃圾和固态废料并制备成高附加值的产品。

  本项目已建立了美洲大蠊摄食处理餐厨垃圾和酒糟的研发现场及中试车间,针对上述的最主要问题正进行深入研究,并根据梅州工业园区的特点,重点研究如何利用美洲大蠊有效解决工业园区的餐厨垃圾和食品饮品药业的固态废料。

  3)美洲大蠊处理餐厨垃圾的移动式绿色循环装置的研究

  “美洲大蠊处理餐厨垃圾的移动式绿色循环装置”简称“循环绿箱”,是将餐厨垃圾在源头地进行固液分离,在处理/养殖联合处理装置内,用废渣饲喂美洲大蠊,同时将废油生成洗涤剂的餐厨垃圾处理设备,经过一段时间取食处理了餐厨垃圾后的虫体将作为高级蛋白饲料,餐厨垃圾固液分离后产生的废油就地生产洗涤剂,可就地清洁使用或者回收销售,“循环绿箱”极大减少了餐厨垃圾的处理时间和运输成本,适合源头地产生的餐厨垃圾量较少和缺少大规模餐厨垃圾处理空间的场所。整个装置设计了便于移动的轮子,外形美观,安全无害,循环经济,可用于较大规模的饭店、食堂和酒店,市场上具有很大的应用前景。目前也在积极根据市场反馈和需求,不断进行优化升级。

  4)美洲大蠊高附加值产品研发和推广

  研究团队前期发现,美洲大蠊日取食量为体重的4%-5%,每15吨餐厨垃圾可生产1吨蛋白饲料;我国的饲料蛋白(如鱼粉)供不应求,严重依赖进口,美洲大蠊的大规模饲养可以部分替代饲料蛋白。同时,摄食美洲大蠊还可增加抗菌和抗病毒能力,可作为较高附加值的饲料添加剂使用,减少畜禽和水产品养殖的抗生素使用。连美洲大蠊产生的粪便,都可以作为高质量的有机肥料使用。

  此外,美洲大蠊还是一味传统的中药,在《本草纲目》和《神农本草经》上均有记载,其干燥虫体目前市场上价格约为100元每公斤,控制美洲大蠊的养殖质量,可以直接入药,对其进一步开发的酒精提取物制成的“康复新液”一个单药年产值更是超过10亿元,在伤口愈合和治疗溃疡等方面具有很好的疗效。中心研发团队通过断肢再生前期研究,测序得到高质量基因组序列、成功验证美洲大蠊极强断肢再生能力及筛选得到一些再生必需基因的基础上,利用转录组测序(RNA-Seq),液相色谱-质谱联用(LC-MS)等方法筛选断肢再生相关活性成分,并在美洲大蠊自身验证其功能。该研究以阐明美洲大蠊自身断肢再生与提取物的创面修复临床应用间的内在关系为目标,为开发具有促进创面修复的中医药和日化用品奠定基础。

  基于美洲大蠊高附加值前景,本项目将开展美洲大蠊等再生生物修复功能的原材料利用,开发单方和复方保健品和日化用品。

  5)建立高规格的美洲大蠊生物循环处理基地处理餐厨垃圾和有机固态废料

  本项目后期拟建立高规格的美洲大蠊工厂处理餐厨垃圾和有机固态废料,实现真正的绿色循环。计划根据梅州工业园区特点,将为珠江啤酒厂的酒糟、王老吉等广药集团工厂的药物残渣、广州酒家的食品下脚料、以及大型宾馆餐厅的餐厨垃圾经收集后用美洲大蠊处理进行深入的创新性研发。本项目力求在高新科技工业园区做出示范性的成果,把绿色循环经济产业推广到珠三角、广东省乃至全国。

  本项目根据关键技术的研究,目前已形成了初步的专利布局:

  1)利用美洲大蠊食性杂,食量大的习性,对餐厨垃圾、酒糟、药渣等摄食能力进行科学的观察和记录,混配不同有机废料,找到最佳混配比例,通过数据分析建模,发现最佳的转化和利用效率,避免对环境造成第二次污染。

  2)利用分子技术和多组学分析,充分挖掘美洲大蠊肠道菌群的分子机制,对美洲大蠊的肠道微生物进行改善并添加合适配比的益生菌,提高对有机废料的消化能力,从而更加高效、快速、无污染的分解和转化。

  3)对摄食餐厨垃圾和固态废料的美洲大蠊虫体测定营养成分、抗菌和抗病毒能力、促伤口愈合能力。并与其它卫生标准中的饲料、饲料添加剂和药用原材料的安全性指标进行比较,优化虫体饲养条件,降低生产成本。使干燥虫体制备为绿色的高蛋白饲料,抗菌抗病毒的饲料添加剂,对缓解抗生素在养禽业中的滥用造成的不良影响,改善生态环境和绿色食品安全提供一种新的途径。

  4)针对美洲大蠊的性信息素和遗传发育合成相关基因进行深入研究,利用分子技术和行为调控剂等控制蟑螂繁殖发育和取食等行为,降低蟑螂逃逸后的风险。

  5)已研发设计出初代“美洲大蠊处理餐厨垃圾的移动式绿色循环装置”,是将餐厨垃圾在源头地进行固液分离,在处理/养殖联合处理装置内,用废渣饲喂美洲大蠊,同时将废油生成洗涤剂的餐厨垃圾处理设备,虫体将作为高级宠物蛋白饲料,废油就地生产洗涤剂,可就地清洁使用或者回收销售。

  技术先进性:对美洲大蠊的行为学观察和分析是防治和利用蟑螂的基础,但是目前国内外在这方面的研究甚少,任何相关的研究进展都将实现知识产权和技术标准在国内外相关领域的技术占领。建立美洲大蠊行为学大数据研究并开发相应的软件及技术标准,将为我国特别是位于粤港澳大湾区辐射区的梅州带来技术和应用上的多个突破。

  随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,我国的餐厨垃圾的产生量持续上升。据统计,广州每天产生的生活垃圾超过2.8万吨,餐厨垃圾占生活垃圾总量的三分之一。目前我省乃至全国主要采用填埋法和焚烧法处理餐厨垃圾。填埋法占用大量的土地,滋生蚊虫,污染大气;垃圾渗滤液通过地表径流和渗透作用污染地下水和地表水,破坏生态环境,存在安全隐患;另外随着人口密度的增加,填埋场的选址难度越来越大。更严重的是,目前餐厨垃圾和普通生活垃圾并未进行分类,全部混在一起,导致普通生活垃圾因受污染而不能很好地回收利用。因此,如何实现餐厨垃圾的无害化、减量化、资源化已成为亟待解决的问题。

  本项目进行了大量的调查研究后发现,可以利用蟑螂、黄粉虫、黑水虻等资源昆虫进行餐厨垃圾的处理,既遵循自然界食物链规律,又可以高效、快速、无污染转化餐厨垃圾;并将昆虫虫体作为蛋白饲料或饲料添加剂、粪便作为有机肥料带来经济效益,实现餐厨垃圾资源化和循环利用。

  通过利用美洲大蠊等生物对餐厨垃圾的处理,既是垃圾处理技术的突破,又能在环境治理和食品安全领域带来重大影响,形成绿色循环经济产业。利用美洲大蠊进行餐厨垃圾降解方面的应用尝试目前主要集中在国内,国外还未见任何相关报道。

  利用美洲大蠊等生物对餐厨垃圾的处理的具体方法为:首先对餐厨垃圾进行处理得到最佳水分及黏度配比的饲养料并投喂蟑螂,通过蟑螂对垃圾进行处理,并得到高蛋白饲料。

  本餐厨垃圾生态处理方法清洁无害,不会对环境造成二次污染,不仅解决了餐厨垃圾的社会环境卫生和人类健康问题,而且还可以获得巨大的经济效益,即利用美洲大蠊消耗餐厨垃圾,得到蟑螂作为一种高蛋白饲料源,可直接作为饲料;或制备抗细菌抗病毒的饲料。

  但是,以美洲大蠊处理高新科技工业园区的食品饮品药品行业废料并产生高附加值的产品尚无任何报道,之前也没有通过生物法处理形成高新科技工业园区内的绿色循环经济的概念,这也是本项目建设的主要创新点。本项目已与孵化的企业美济合作,自主设计和开发了“美洲大蠊处理餐厨垃圾的移动式绿色循环装置”,该装置经针对性改造后,也可以用于工业园区集中处理数以吨计的有机固态废料。

  技术壁垒:目前,在美洲大蠊处理餐厨垃圾技术领域的主要竞争者是山东巧宾农业科技有限公司,其在这一领域一共布局了29项专利,其中发明24项(还在审查中),实用新型5项(已授权)。其中13项涉及蜚蠊的喂食、饲养、收集装置或系统,5项涉及餐厨垃圾的处理方法,10项涉及蜚蠊蛋白饲料的利用。

  简介:山东巧宾农业科技有限公司是一家以科技创新为主导的农业科技公司,位于山东省济南市高新区。公司利用美洲大蠊的生物特性自主开发出无害化与资源化的餐厨垃圾处理技术,有效解决餐厨垃圾处理难题,实现了餐厨垃圾的减量化、资源化和饲料化应用,技术水平达到国际领先。

  技术和处理模式:作为国内首个专业化、规模化、产业化从事美洲大蠊生物处理餐厨垃圾领域的先行者,山东巧宾农业科技有限公司历经七年的技术研发、中试放大及产业化养殖,已成为国内专业化企业,为客户提供专利技术授权、工厂建设、餐厨垃圾预处理、活体卵鞘供给及孵化、美洲大蠊自动化、机械化养殖及收集、蛋白饲料生产及回购等整体化解决方案。利用美洲大蠊转化餐厨垃圾,以餐厨垃圾入厂预处理——美洲大蠊高效、清洁转化——美洲大蠊虫体、卵鞘、虫粪高值利用——畜禽健康产品产业链为主线,研究美洲大蠊高效繁殖技术、设施规模化饲养技术、虫体和卵鞘蛋白饲料加工利用及安全评价技术、虫源性饲料添加剂利用技术、虫粪肥料化利用技术等系列关键技术,集成建立美洲大蠊生物安全、清洁高效的转化技术和高值化饲料利用技术体系,开发与餐厨垃圾转化相关的自动化设备及高值饲料产品,实现餐厨垃圾整个转化过程的无害化、智能化、设施化,促进餐厨垃圾的饲料化、资源化的循环利用。

  相关产品:该项目通过规模化饲养美洲大蠊,对餐厨垃圾进行生物化处理,同时将美洲大蠊虫体、卵鞘收集后加工制粉,生产成高品质昆虫蛋白饲料,实现了餐厨垃圾的饲料化应用,最后将美洲大蠊的粪便收集制成有机肥。

  华师昆虫研发中心围绕科研、科创、科普、产学研协同创新,大力发展美洲大蠊的基础与应用研究,已经在如下多个研究内容取得了重要进展,与山东巧宾农业科技有限公司的技术相比,具有以下特点:

  1)利用高清拍摄系统观测美洲大蠊的摄食、交配产卵、生物钟、钻缝爬壁等行为,结合定性定量分析、云平台计算和人工智能开发,建立美洲大蠊行为学模型,为开发绿色安全的蟑螂行为调控剂和杀蟑饵剂提供科学参考,同时对美洲大蠊取食餐厨垃圾、酒糟、药渣等有机固态废弃物的摄食能力进行科学的观察和记录,混配不同有机废料,找到最佳混配比例,通过计算机大数据分析建模,发现最佳的转化和利用效率,为美洲大蠊高效转化餐厨垃圾和固态废料成饲料添加剂与有机肥料提供技术支撑,避免对环境造成二次污染。

  2)利用分子技术和多组学分析,充分挖掘蟑螂肠道菌群的分子机制,对蟑螂的肠道微生物进行改善并添加合适配比的益生菌,提高对有机废料等餐厨垃圾的消化能力,从而更加高效、快速、无污染的分解和转化。

  3)对摄食餐厨垃圾和有机固态废料的美洲大蠊虫体测定营养成分、抗菌和抗病毒能力、促伤口愈合能力。并与其它卫生标准中的饲料、饲料添加剂和药用原材料的安全性指标进行比较,优化虫体饲养条件,降低生产成本。使干燥虫体制备为绿色的高蛋白饲料,抗菌抗病毒的饲料添加剂,对缓解抗生素在养禽业中的滥用造成的不良影响,改善生态环境和绿色食品安全提供一种新的途径。

  4)针对美洲大蠊具有促进细胞增生、加速病损组织修复、提高机体免疫力的能力。本项目将对虫体提取物活性进行测定,分离提取其关键的创面修复成分,结合组学分析,建立模型小鼠进行创面修复实验,为美洲大蠊中药制剂的现代化研究、阐明其药理作用机制和产品质量控制提供重要的依据。

  5)通过自主研发的“循环绿箱”将餐厨垃圾在源头地进行固液分离,在处理/养殖联合处理装置内,用废渣饲喂美洲大蠊,同时将废油生成洗涤剂的餐厨垃圾处理设备,经过一段时间取食处理了餐厨垃圾后的虫体将作为高级蛋白饲料,餐厨垃圾固液分离后产生的废油就地生产洗涤剂;“循环绿箱”对比固定的处理厂房,具有更强的实用性,“循环绿箱”能够直接放置在垃圾产出的源头,使用者只需将产生的餐厨垃圾送入该设备即可,较传统方式而言,极大地缩减了时间成本和运输成本,尤其适用于餐饮、制药产业园区的使用。

  产品或技术成熟度:本项目目前已建设有项目试验区,试验区分为行为观测分析室区、养殖室区、实验室区和产品加工室区4个区域,具体介绍如下:

  行为观测分析室区:利用高清拍摄系统观测美洲大蠊的摄食、交配产卵、生物钟、钻缝爬壁等行为;结合定性定量分析、云平台计算和人工智能开发,建立蟑螂行为学大数据模型;为开发绿色安全的蟑螂行为调控剂和杀蟑饵剂提供科学参考,为美洲大蠊高效转化餐厨垃圾和固态废料成饲料添加剂与有机肥料提供技术支撑。

  养殖区室:常规养殖室区为实验区养殖美洲大蠊进行研究研发。大型养殖室区:饲喂园区内广药集团王老吉的药物残渣、珠江啤酒厂的酒糟、广州酒家的食品下脚料和大量餐厨垃圾。通过混配不同有机废料,发现最佳转化利用效率,找到合适配比方案。从而避免对环境造成第二次污染,力求实现废弃物资源化、变废为宝的园区循环经济。

  实验室区:主要用于美洲大蠊的基础研究和产品开发。探究肠道菌群的作用机制,添加合适配比的益生菌、改造美洲大蠊的肠道微生物、提高分解和转化有机废料的能力。测定虫体营养成分、抗菌和抗病毒活性;把干燥虫体开发为高蛋白饲料,绿色环保的具强抗菌抗病毒能力的饲料添加剂、进而减少禽畜和水产品的抗生素使用。

  产品加工室区:是科技成果转化的平台,将利用微波烘干等技术干燥美洲大蠊虫体,继而开发为高蛋白饲料和抗菌抗病毒饲料添加剂,牙膏、护肤和洗发等日化用品,以及康复新液等中成药。

  目前项目处于中试阶段,通过上述试验区配置,研发如何利用美洲大蠊有效解决高新科技工业园区的餐厨垃圾和食品饮品药业行业的固态废料。已于2019年9月“美洲大蠊处理餐厨垃圾循环装置”样机在园区饭堂试运行。园区“循环处理中心”已通过环保部门审批,完成选址,准备进入建设阶段。我们预期将为园区珠江啤酒厂的酒糟、王老吉等广药集团工厂的药物残渣、广州酒家的食品下脚料、以及大型宾馆餐厅的餐厨垃圾提供美洲大蠊无害化处理的技术服务。


       联系人:孙明达,  邮箱:sunmingda@7ipr.com,  电话:18618174056,  微信:18618174056

根据《2020年粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛工作方案》,依据公平、公正、公开的原则,经过初赛、复赛、决赛,大赛最终决出金奖2名(初创组1名、成长组1名)、银奖8名(初创组4名、成长组4名)、优秀奖20名(初创组10名、成长组10名)、最佳分析评议奖2名(初创组1名、成长组1名)、最具投资潜力奖6名(初创组3名、成长组3名),现正式予以公布!


2020年湾高赛官网:https://ghm.7ipr.com/

联系人:孙明达,  邮箱:sunmingda@7ipr.com,  电话:18618174056,  微信:18618174056


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