镇江香醋固态发酵醋醅中微生物总DNA提取方法比较

【目的】为了更加全面地分析我国传统固态发酵过程中微生物群落的多样性和演替情况,本文以镇江香醋固态发酵为例,对比研究了11种不同的总DNA提取法对醋醅中总DNA提取的影响。【方法】使用紫外分光光度计法和荧光定量PCR(Realtime Quantitative PCR)测定了不同提取方法得到的醋醅样品总DNA的产量与纯度,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)法对固态发酵中细菌和真菌的多样性进行了分析。【结果】醋醅总DNA得率最高可达93.2±1.5μg/g干醅,细菌总数最高达到1.73×1013 copies.(g干醅)-1,真菌总数最高达到6.49×1012 copies.(g干醅)-1。不同的提取方法对DGGE结果有明显的影响,6种基于SDS裂解的方法所获得的条带较多。【结论】结果表明,液氮研磨+溶菌酶+SDS高盐抽提法(方法3)为最优的醋醅总DNA提取方法。     

泸型酒酒醅细菌群落的发酵演替规律

【目的】考察泸型酒发酵过程中酒醅细菌群落的演替规律,探讨菌群演替与环境因素变化的相关性。【方法】采用高通量测序技术分析泸型酒酒醅细菌群落的演替规律,并运用Mantel test分析不同发酵阶段的细菌群落演替与环境因素变化的相关性。【结果】酒醅发酵过程中有397个属的微生物,其中Lactobacillus、Bacillus、Weissella、Dysgonomonas、Comamonas以及Ruminococcaceae为优势属(相对丰度1.0%)。通过聚类分析可将酒醅发酵过程划分为3个阶段:阶段I (0–5 d),阶段II (6–17 d)和阶段III(18–40d),且3个阶段的酒醅菌群结构差异显著(P0.05)。Metastats分析结果表明,与阶段I相比,阶段II酒醅细菌群落中Lactobacillus和unclassifiedLactobacillaceae相对丰度显著升高(P0.05),而unclassifiedBacillaceae、 Staphylococcus、 Bacillus、 unclassified Enterobacteriaceae、 Lactococcus、Pseudomonas、Thermoactinomyces、Leuconostoc、Staphylococcus相对丰度显著降低(P0.05)。与阶段II相比,阶段III酒醅细菌群落中Lactobacillus相对丰度显著增长(P0.05),Comamonas、Acetobacter、unclassified Bacilli、Clostridium、Bacillus、Ruminococcus、unclassified Porphyromonadaceae和unclassified Streptophyta相对丰度显著下降(P0.05)。结果表明,阶段I的细菌菌群演替与酒醅温度、水分和乙醇浓度变化线性相关(P0.05);阶段II和阶段III的细菌菌群演替与酒醅温度、水分、酸度、乙醇浓度均没有相关性(P0.05)。【结论】泸型酒酒醅中细菌群落在不同发酵阶段结构差异显著,且温度、水分以及乙醇浓度对酒醅发酵前期(0–5 d)细菌群落演替具有重要作用。     

镇江香醋醋醅抑菌活性及机理的初步分析

【目的】评价镇江香醋醋酸发酵过程中醋醅及其主要酿醋功能微生物的抑菌活性。【方法】采用琼脂扩散法评价醋醅和功能微生物的抑菌效果,并考察加热、蛋白酶解、透析等不同处理对发酵液抑菌活性的影响。【结果】醋醅水提取液及4种酿醋功能微生物(Acetobacter pasteurianus、A.pomorum、Lactobacillus helveticus、L.plantarum)的发酵上清液对4种指示菌具有明显的生长抑制效果。发酵上清液中的抑菌活性物质具有一定耐热性和蛋白酶敏感性,分子量小于8 k D。【结论】镇江香醋醋醅及其所含醋酸杆菌和乳酸杆菌对环境微生物具有生长抑制活性,且抑菌活性物质的种类具有多样性。     

芝麻香型白酒微生物多样性及其与胁迫因子相关性

【背景】近年来芝麻香型白酒的生产工艺日臻成熟,然而相应的科学研究却没有同步发展起来。高通量测序技术越来越多地应用于物种多样性的研究,但偏重于研究物种的相对丰度,没有关注物种的生物数量。【目的】深度解析芝麻香型白酒发酵过程微生物群落结构变化及其与胁迫因子相关性,并研究主要酵母菌与细菌的相关性,为揭示芝麻香型白酒发酵机理和控制发酵质量提供理论支撑。【方法】使用Thermofisher的Ion S5~(TM)XL测序平台进行16S rDNA和ITS rDNA扩增子高通量测序,结合微生物传统的定量方法,测定芝麻香型白酒发酵过程微生物群落结构的变化,同时监测发酵过程乳酸、乙酸、乙醇的含量变化,通过样品复杂度分析、多样品比较分析、环境因子关联性分析探究发酵过程微生物群落及其与胁迫因子的关系。通过Pearson相关性分析酵母菌与细菌的相关性。【结果】发酵前期纤维素菌、魏斯氏菌和芽孢杆菌占主要优势,发酵中后期乳杆菌占绝对优势,其次是纤维素菌、魏斯氏菌和芽孢杆菌。整个发酵过程伊萨酵母占绝对优势,其次是维克霉菌、酿酒酵母、假丝酵母。大部分微生物与胁迫因子呈负相关,只有乳杆菌与乙酸呈极显著性正相关。酵母菌与部分细菌呈正相关性。【结论】白酒发酵过程胁迫因子和微生物间的相互作用促进了群落演替过程,发酵后期乳杆菌和芽孢杆菌发酵产酸抑制了大部分不耐酸菌,有机酸是影响群落结构变化的主要胁迫因子。微生物数量结合相对丰度揭示了发酵过程群落结构演替及其与环境因子相关性的更多信息。     

传统豆瓣酱微生物群落发酵演替规律及其功能分析

【目的】解析中国传统豆瓣酱发酵过程中的微生物群落演替规律和理化代谢物质变化,探讨不同发酵阶段影响豆瓣酱风味的核心功能微生物。【方法】采用高通量测序解析豆瓣酱发酵过程中的微生物群落结构和演替,并跟踪检测发酵过程中的理化代谢物质,然后分析微生物群落和理化代谢物质变化之间的相关性,最后在体外分离核心微生物并对其功能特性进行验证。【结果】细菌和真菌群落结构在发酵前期显著变化,并在中后期逐渐趋于稳定。优势细菌主要是Staphylococcus、Bacillus和Weisiella,其中Staphylococcus在整个发酵过程中呈上升趋势,而Bacillus和Weisiella呈下降趋势。真菌群落结构较为简单且稳定,其中Aspergillus在整个发酵过程中的平均丰度占真菌总群落的97%以上,Zygosaccharomyces呈先上升后下降的趋势。相关性分析和体外功能验证表明,功能微生物(Aspergillus oryzae、Bacillus subtilis、Staphylococcus gallinarum、Weisiella confusa和Zygosaccharomyces rouxii)在不同发酵阶段发挥着不同的关键作用。【结论】在成曲和发酵前期Aspergillus oryzae、Bacillus subtilis分泌各种酶来降解大分子物质,Aspergillus oryzae、Staphylococcus gallinarum和Weisiella confusa导致了酱醅的酸化和氨基酸的生成,而耐盐的Zygosaccharomyces rouxii在发酵中后期对风味物质的形成起重要作用。     

泸型酒酒醅中梭菌群落的发酵演替规律和功能预测

【目的】研究泸型酒酒醅中梭菌(Clostridia)群落的演替规律,探讨梭菌群落在酒醅发酵过程中的潜在功能。【方法】利用实时荧光定量PCR技术结合高通量测序技术研究不同发酵时间泸型酒酒醅中梭菌丰度变化;通过梭菌16S r RNA基因序列高通量测序数据分析揭示梭菌群落演替规律,并运用LEf Se分析找出标志性OTU;通过PICRUSt分析对梭菌功能组成进行预测。【结果】泸型酒发酵过程酒醅中梭菌的生物量在发酵14 d上升至最高(3.46×10~7 copies/g),梭菌占总细菌的相对丰度在发酵20 d达到最高(6.67%);对梭菌群落结构的聚类分析结果表明,发酵7 d的酒醅梭菌群落结构显著区别于其他发酵时间,主要体现为存在17个标志性OTU,其中大部分分类学地位尚不明确;PICRUSt分析显示梭菌主要参与氨糖与核糖代谢、磷酸戊糖途径,其次是果糖和甘露糖代谢、TCA循环、糖酵解途径、丙酸及丁酸代谢。【结论】泸型酒酒醅中梭菌的生物量和占细菌的相对丰度在发酵开始后的2-3周内逐渐达到最高,而梭菌群落的结构则在发酵1周内便发生了显著改变,并在发酵2-3周内趋于稳定。在发酵2-3周时有较多与丙酸、丁酸等风味物质代谢相关的基因在酒醅梭菌中被预测到。     

乙醇与酸度协同作用推动芝麻香型白酒固态发酵过程的微生物群落演替

【背景】揭示白酒固态发酵过程中微生物组装规律及其环境驱动因素,对于解析白酒酿造微生物特征具有重要作用。【目的】揭示芝麻香型白酒固态发酵过程中微生物群落的演变规律及其演替的环境推动力。【方法】通过高通量测序揭示固态发酵过程中的优势微生物及群落结构演变过程;通过PICRUSt预测固态发酵过程中原核微生物群落代谢途径分布变化;通过关联分析揭示酒醅理化因子对微生物群落结构演变的解释率;通过实验室模拟发酵验证理化因子对群落组成的影响。【结果】芝麻香型白酒固态发酵过程包括2个阶段:阶段I (0-5 d),乙醇合成速率和还原糖消耗速率最高,Bacillus和Pichia是丰度最高的微生物属,酸度是群落演替最关键推动力;阶段II(5-30d),Lactobacilus和Saccharomyces是丰度最高的微生物属,乙醇是群落演替最关键推动力。在固态发酵过程中酒醅理化因子对群落演替的解释率为68.27%,其中乙醇(最高解释变量)和酸度的解释率分别为13.76%和4.43%,二者的共同解释率为23.17%,对推动微生物群落演替具有协同作用。【结论】揭示了芝麻香型白酒固态发酵过程的微生物群落演变规律及其演替的环境推动力,为提高白酒固态发酵过程可控性提供依据。     

两种混合样品策略对揭示杜鹃花根部真菌多样性的影响

由于土壤微生物群落物种组成的高度空间异质性,混合样品(sample pooling)被广泛应用于微生物多样性与群落结构研究。在根部真菌的分子检测中,样品混合策略以及测序的克隆数或序列数均对揭示真菌群落结构的准确性有影响。【目的】为建立一套能快速准确地反映杜鹃花属植物根部真菌的物种组成与群落结构的分子检测技术平台,【方法】本研究采集锈红杜鹃和亮鳞杜鹃多份根系样品分别提取DNA,比较PCR扩增前和扩增后混合策略构建的克隆文库中真菌物种组成的差异。【结果】在2种宿主植物根系中,多份样品在PCR扩增后混合构建的克隆文库检测到的根部真菌物种丰富度、真菌群落的Shannon-Wiener多样性指数均高于扩增前混合的克隆文库。高频度的根部真菌在2种克隆文库中均检测到,但低频度的真菌物种组成在2种克隆文库中完全不同。更重要的是,当采用广泛应用的真菌通用引物ITS1f和ITS4扩增根部真菌ITS序列时,PCR扩增后混合的方法能有效地减轻杜鹃花属植物ITS序列被优先扩增的现象。真菌物种累积曲线显示,当测序的真菌ITS片段克隆数达到50个左右,即能较全面地反映2种杜鹃花根部真菌物种组成。【结论】独立扩增多份根系样品DNA,再将PCR产物混合构建克隆文库的方法能更全面地揭示杜鹃花属植物根部真菌物种丰富度与物种组成。     

传统醋曲储存过程中的微生物多样性

【背景】醋曲是我国传统谷物醋酿造中的重要微生物来源,通常一次制备分批使用。【目的】解析传统醋曲储存过程中微生物群落结构变化规律。【方法】从山西晋南一家百年老醋坊分别采集大曲原料、新制醋曲、储存7个月和12个月的醋曲,利用高通量测序技术分析微生物多样性。【结果】从4组样品中共找到610个真菌可操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)和747个细菌OTU。子囊菌门(Ascomycota,占比95%)和厚壁菌门(Firmicutes,占比81%)分别为优势的真菌和细菌类群。醋曲成品中约1/3的真菌OTU和约95%的细菌OTU可在醋曲原料中找到,说明原料是醋曲的重要微生物来源。相较于新制醋曲,储存7个月和12个月醋曲中的真菌和细菌多样性均显著降低。醋曲贮存过程中微生物群落结构发生明显改变,并且相较于真菌群落结构,细菌群落结构更易波动。相较于醋曲原料,醋曲成品中显著富集扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera)、东方伊萨酵母(Issatchenkiaorientalis)等真菌,以及克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia)...     

配糟对清香型白酒发酵中环境因子及微生物群落的影响

【背景】环境因子是影响微生物生长代谢的重要因素,解析半开放条件下酿造过程中环境因子对微生物群落演替的作用对于清香型白酒生产调控具有重要意义。配糟在白酒发酵过程中起着调节发酵速度的作用,其对微生物群落组成变化的影响尚不明确。【目的】揭示使用不同发酵周期配糟对清香型白酒发酵过程中环境因子及微生物群落演替的影响。【方法】采用PacBio测序平台和多元统计分析比较使用2种配糟酒醅中微生物群落结构组成,结合蒙特卡洛置换检验明确环境因子对微生物群落的影响。【结果】与使用正常发酵周期配糟酒醅相比,使用延长发酵周期配糟酒醅水分较低,而酸度、氨基酸态氮、总游离氨基酸、还原糖和残余淀粉较高;微生物多样性和丰富度分析发现,使用延长发酵周期配糟酒醅中细菌α多样性极显著高于使用正常发酵周期配糟酒醅(P<0.001),而真菌α多样性显著/极显著低于使用正常发酵周期配糟酒醅(P<0.05, P<0.001);通过组间差异性分析发现,细菌群落共产生28个差异指示种,而真菌群落共产生15个差异指示种;水分、酸度、氨基酸态氮、还原糖、残余淀粉和总游离氨基酸对微生物群落结构的影响显著(P<0.05)...     

贺兰山东麓优良本土酿酒酵母筛选及发酵特性分析

【背景】商业酵母的使用造成葡萄酒同质化问题严重,发掘优良本土酿酒酵母具有十分重要的意义。【目的】从168株宁夏本土酿酒酵母菌株中筛选出性能优良、具有出色葡萄酒发酵能力的菌株。【方法】基于杜氏管发酵试验和乙醇、高糖等耐受性试验分析产H2S能力及生长曲线测定的方法,筛选出发酵力好、耐受性强、低产H2S的本土酿酒酵母进行赤霞珠葡萄酒发酵试验,测定葡萄酒样基础理化指标、酚类物质和挥发性成分,探究筛选出的酿酒酵母发酵特性。【结果】初步筛选出发酵快速,能适应13%乙醇、350 g/L葡萄糖、250 mg/L SO2、pH 1.0的生存环境且低产H2S的4株本土酿酒酵母YC-E8、QTX-D17、QTX-D7、YQY-E18。菌株YC-E8产甘油能力强,所发酵酒样香气与商业酵母XR、F33最为接近,适用于赤霞珠葡萄酒的发酵。菌株QTX-D17发酵酒样中酒精、单宁、总酚和花色苷含量最高,表现出本土酿酒酵母优良的发酵特性。菌株QTX-D7所发酵酒样香气中乙酸乙酯、辛酸乙酯、1-壬醇等物质含量较高,赋予了葡萄酒香蕉味、苹果味、菠萝味、椰子味等愉悦花果香。【结论】最终筛选出3株优良本土酿酒酵母QTX-D17...     

镇江香醋核心酿造微生物醋酸杆菌和乳酸杆菌共培养对生长代谢的影响

[目的] 研究镇江香醋酿造过程核心功能微生物醋酸杆菌属与乳酸杆菌属菌株之间的相互作用关系。[方法] 本文以分离到的镇江香醋酿造中的核心微生物2株醋酸杆菌和8株孔酸杆菌为研究对象,构建醋酸杆菌和乳酸杆菌共培养发酵体系,比较异位与原位条件下,纯培养及共培养中菌株的生长和代谢（包括还原糖、乙醇和总酸等含量）差异;采用GC-MS检测原位共培养中挥发性物质的变化,分析微生物间的交互作用对镇江香醋主要风味物质形成的潜在影响。[结果] 醋酸杆菌和乳酸杆菌之间的交互作用具有种间特异性和环境特异性,A.pasteurianus G3-2和L.helveticus M3-1、L.plantarum M10-1、L.pontis M17-5及L.reuteri GE7-1在异位及原位模拟共培养中整体的生长和代谢优于纯培养;A.pomorum G15-6和L.paracasei E1-1在异位和原位共培养下还原糖利用率和总酸的产生率都低于纯培养,和L.helveticus M3-1、L.reuteri GE7-1、L.plantarum M10-1、L.fermentum M10-3、L.casei E10-1、L.pontis M17-5、L.hilgardii M3-4共培养在异位和原位模拟中代谢不一致。根据GC-MS分析显示,A.pasteurianus G3-2和L.helveticus M3-1及L.reuteri GE7-1原位模拟共培养时异戊酸、乙酸乙酯、甲酸辛酯等风味物质的含量明显优于纯培养,其中一种重要风味物质2,3-丁二酮只在共培养时被检出,其含量分别达到了9.87 mg/L及14.28 mg/L。[结论] 镇江香醋醋醅中的醋酸杆菌和乳酸杆菌之间的交互作用能够影响菌株生长和主要代谢产物生成,这一研究有助于深入剖析镇江香醋风味形成的酿造机理,为理性调控酿造菌群以改善镇江香醋风味品质奠定了理论基础。     

分别利用产甘油假丝酵母抗逆转录因子CgSTB5和CgSEF1对酿酒酵母菌株糠醛耐受改造

【背景】纤维素是生物转化解决能源问题的主要原料之一,其水解物中存在严重影响抑制菌株生长的糠醛,需脱毒才可应用于发酵,提高菌株耐受性是解决纤维素水解液实际生产应用的关键。【目的】酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是主要的纤维素水解液发酵工业菌株,但糠醛耐受性较低,通过分子改造获得具有高糠醛耐受性的菌株。【方法】利用新获得的产甘油假丝酵母(Candidaglycerinogenes)的相关抗逆转录因子CgSTB5、CgSEF1和CgCAS5,通过分子技术进行S.cerevisiae改造,考察其对酿酒酵母糠醛耐受性的影响,并尝试应用于未脱毒纤维素乙醇发酵。【结果】单个表达CgSTB5和CgSEF1的酿酒酵母,通过菌株点板实验表明菌株的糠醛耐受性提高25%以上,并且摇瓶发酵结果显示糠醛降解性能明显提高,生长延滞期明显缩短,S.cerevisiae W303/p414-CgSTB5的未脱毒纤维素乙醇发酵生产效率提高12.5%左右。【结论】转录因子CgSTB5和CgSEF1均能对提高酿酒酵母糠醛耐受性起到重要作用,并且有助于提高酿酒酵母菌株未脱毒纤维素乙醇发酵性能。     

葡萄生单轴霉菌围可培养微生物多样性及潜在生防菌研究

【目的】揭示葡萄生单轴霉(Plasmoparaviticola)菌围可培养细菌和真菌的多样性特征,筛选对葡萄霜霉病有较强稳定防治效果的生防菌。【方法】连续两年从我国南北方具有代表性的7个葡萄产区采集葡萄霜霉病叶,镊子夹取经保湿培养获得的新鲜霉层并配制孢子囊悬浮液,采用传统分离培养法,结合形态分类、BOX-PCR指纹图谱分析以及分子鉴定结果,对葡萄生单轴霉菌围的可培养细菌和真菌进行聚类分析;采用菌株及其发酵液与病原菌孢子囊悬浮液等体积混合培养测定其对孢子囊的抑制作用,离体叶片接种法检测该菌株及其发酵液对霜霉病的防治效果。【结果】分离获得了90株细菌和110株真菌,分别归属于8个细菌属和14个真菌属,且相同地区不同葡萄品种葡萄生单轴霉菌围的细菌和真菌在同年处于同一分支。假单胞菌属(Pseudomonas)和枝孢属(Cladosporium)稳定存在于各地区不同品种葡萄霜霉病叶上葡萄生单轴霉菌围;在两年间稳定存在的菌株占比多数在80.0%以上且均具有较高的生防作用;其中,广泛分布的6株枝顶孢属(Acremonium)真菌对葡萄霜霉病的防治效果均较好,最高可达100.0%;防治效果较高的11个菌株的无菌发酵液中,黑曲霉(Aspergillusniger) NX2F、苋楔孢黑粉菌(Thecaphora amaranthi) BJ1G和匍枝根霉(Rhizopus stolonifer) BM1L的无菌发酵液防治效果均为100.0%。【结论】葡萄生单轴霉菌围的可培养细菌和真菌群落主要受地区因素影响,有较高的稳定性和生防作用,揭示了枝顶孢属真菌在我国葡萄主要产区葡萄生单轴霉菌围附生的普遍性,为葡萄霜霉病的防治提供了丰富和宝贵的资源。     

接种发酵和自然发酵中酿酒酵母菌株多样性比较

【目的】探究自然发酵和接种发酵两种发酵方式,对霞多丽葡萄发酵中酵母菌种多样性和酿酒酵母菌株遗传多样性的影响。【方法】以霞多丽葡萄为原料,分别进行自然发酵和接种不同酿酒酵母菌株(NXU17-26、UCD522和UCD2610)的发酵,利用26S rDNA D1/D2区序列分析和Interdelta指纹图谱技术分别进行酵母菌的种间及种内水平的区分,通过聚类分析及多样性指数对不同发酵方式下酿酒酵母菌株的多样性进行分析和比较。【结果】自然发酵的发酵曲线较平缓,接种发酵的发酵速度显著快于自然发酵。26S rDNA D1/D2区序列分析将4个发酵中分离到的酵母菌鉴定为6属11种,自然发酵中分离的酵母有5属6种,均为非酿酒酵母(non-Saccharomyces);而接种发酵中的酵母多样性远低于自然发酵,均由酿酒酵母和两种非酿酒酵母组成。Interdelta指纹图谱分析表明,接种UCD2610的发酵中,发酵后UCD2610是优势菌株,其基因型占比为48.78%;接种NXU17-26和UCD522的发酵中,未发现与NXU17-26和UCD522相同的基因型。聚类分析表明,分离自接种UCD522发酵中的酿酒酵母菌株间的遗传差异性较小;而分离自NXU17-26和UCD2610发酵中的酿酒酵母菌株间遗传差异性较大。多样性指数结果表明,接种UCD2610发酵中的优势菌株(UCD2610)在发酵过程中占据更加突出的地位;接种UCD522发酵中分离的酿酒酵母具有更高的多样性,影响其菌株多样性的未知因素较多,且不同基因型酿酒酵母的集中度较高。【结论】发酵方式对霞多丽葡萄发酵中酵母菌种多样性、以及酿酒酵母菌株遗传多样性的影响显著,研究结果对葡萄酒发酵中的微生物控制具有指导意义。     

新一代糖化酶高产菌株的选育及其工业应用

【目的】建立对糖化酶生产菌种黑曲霉随机突变文库进行筛选的方法,以获得糖化酶酶活提高的突变菌株。【方法】以一株可产糖化酶的黑曲霉菌株Aspergillus niger X1为出发菌株,经硫酸二乙酯诱变获得突变文库,采用葡萄糖的结构类似物——2-脱氧葡萄糖进行筛选,并在筛选过程中逐渐提高2-脱氧葡萄糖浓度,定向选育具有2-脱氧葡萄糖抗性、高产糖化酶的突变株。【结果】获得的高产突变菌株DG36摇瓶发酵糖化酶产量比出发菌株A.niger X1提高22.2%–33.8%,经工业水平50 m~3罐发酵测试,突变株DG36发酵128 h糖化酶活可达49094 U/m L,在相同发酵时间内,其酶活较出发菌株A.niger X1提高32.8%,发酵时间缩短16.9%。【结论】本研究开发了一种以2-脱氧葡萄糖为抗性标记选育高产糖化酶突变株的方法,所得突变株DG36遗传性状稳定,与出发菌相比具有菌丝粗壮、产酶期提前、糖化酶活高、发酵时间短、有利于发酵后处理的优点。     

CRISPR/Cas9编辑大肠杆菌工程菌生产氨基葡萄糖

【背景】氨基葡萄糖(glucosamine, GlcN)及其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)是合成糖胺聚糖的重要前体物质,在医药、化妆品和保健品领域具有广泛的应用价值。传统的生产方式存在诸多弊端,如环境污染、原料限制、不适于海鲜易过敏人群等问题,因此利用微生物发酵法生产GlcN和GlcNAc越来越受到青睐。【目的】利用微生物发酵生产并提高N-乙酰氨基葡萄糖的产量,探索分子改造及发酵条件优化策略。【方法】以大肠杆菌MG1655为出发菌株,首先利用表达载体共表达大肠杆菌来源的glmS和酿酒酵母来源的gna1,构建GlcNAc的生物合成路径,然后利用CRISPR/Cas9技术敲除GlcNAc的分解代谢与转运途径,以提高GlcNAc的产量,最后结合发酵条件优化使GlcNAc的产量得到进一步提升。【结果】通过分子改造得到一株产GlcNAc菌株RY-5,发酵20 h后GlcNAc的产量达到了2.36 g/L,相较于初始构建的菌株RY-1提高了29倍,进一步对装液量和诱导剂IPTG的添加时间等条件进行发酵优化,GlcNAc产量达到了7.74g/L,与优...