空间搭载高产葡萄糖耐量因子(GTF)酵母的选育

以从本试验室收藏的7株酵母菌种及其7株经空间搭载(实践八号)诱变后的酵母菌株为研究对象, 通过梯度含铬YEPD平板培养和液体YPD培养基发酵试验, 利用氨水提取菌体中的GTF和火焰原子吸收光谱法检测其有机铬含量, 从中筛选出一株葡萄糖耐量因子的高产酵母(YS-3), 有机铬含量达1296 mg/g, 总铬含量达1926 mg/g, 生物量为40 g/L。同时分析了菌体发酵过程中, 菌体有机铬富集量与其它发酵参数的动态关系。     

酵母菌株对芒果酒理化特性及抗氧化特性的影响

采用5株广为使用的酵母菌株(EC1118, D254, Red fruit, Aroma white, SY)分别作为芒果酒的发酵菌株。通过对比它们的发酵力,起发时间以及对芒果酒的酒精度、干浸出物、挥发酸、总糖、可滴定酸含量、pH值以及抗坏血酸、总酚、抗氧化活性(DPPH, FRAP)、感官得分的影响,选取得到芒果酒发酵的最适酵母菌株。结果表明,5株酵母所发酵的芒果酒酒精度相差不大,且干浸出物与总糖含量之间没有显著性差异(p0.05)。Aroma white具有较强的发酵力,所发酵的芒果酒挥发酸含量较低,抗氧化能力较强,感官得分最高。因此确定在这5株菌株中,它最适宜作为芒果酒的发酵菌株。此外,运用主成分分析(principal component analysis,PCA)对5株发酵菌株生产的芒果酒进行了区分,结果表明此法可将5种芒果酒进行明显区分。     

猕猴桃酒专用酵母的筛选

为筛选猕猴桃酒专用酵母,通过酵母菌的分离、显微镜观察和杜氏管产气试验、耐受试验、发酵力测定试验以及酵母凝集性试验,筛选出一株性能优良的菌株命名为L36。实验表明,该菌能够耐受的酒精度为14%,可耐受的二氧化硫质量浓度为250 mg/kg,主发酵CO2失重量为15.04 g,凝集性强。利用L36菌株酿造的猕猴桃原酒酒精度可达10.57%vol,Vc含量可达29.1 mg/100 m L,酸度为11.52 g/L。通过分子生物学鉴定,确定该菌为毕次酵母属。本试验通过从猕猴桃表面筛选出优良的野生酵母,可作为果酒酵母的筛选的参考依据。     

商陆抗病毒蛋白重组子筛选及发酵条件初探

目的：筛选体外高表达商陆抗病毒蛋白的毕赤酵母重组菌株,并摸索其适合的发酵条件。方法：通过电击转化将含有商陆抗病毒蛋白（pokeweed antiviral proteins,PAP）基因的分泌型表达载体PIC9K-P导入到毕赤酵母（Pachia pastoris）GS115菌株中。利用免疫印迹法筛选表达量较高的转化子。在摇瓶发酵水平对重组菌株产PAP条件进行初步研究。结果：高表达PAP的重组菌株在发酵时间为96h,10g/L的甲醇浓度,培养基pH值为6.0～6.4时PAP的表达量较高。结论：免疫印迹法适合用于毕赤酵母高表达重组菌株的筛选,重组毕赤酵母的PAP表达量可高达30mg/L。     

海洋中海藻糖产生菌的筛选及发酵条件优化

从180余份海水、海泥样品中筛选得到60株产海藻糖较高的菌株,编号为2-14的菌株海藻糖产量最高,为127.9mg/g cell。对2-14菌株进行形态特征、培养特征及生理生化试验,鉴定该菌株为红酵母属(Rhodotorula sp.)。研究摇瓶发酵条件对红酵母海藻糖产量的影响,结果为:初始pH5.5,发酵温度28℃,装液量75mL(250mL三角瓶中)。采用优化后发酵条件红酵母海藻糖产量为193.3mg/g cell,优化前对照值为132.1mg/g cell,优化后的结果是优化前的1.46倍。在5L发酵罐中培养得到最佳发酵时间为54h,发酵罐培养发酵液中海藻糖含量最高达2.5g/L,为摇瓶培养的1.6倍。     

里氏木霉Cel5A基因优化及其在毕赤酵母中的高效表达

内切纤维素酶Cel5A缺乏是限制纤维素酶制剂高效酶解天然纤维素的关键因素。本文尝试构建高效表达里氏木霉Cel5A的毕赤酵母重组菌株以弥补目前Cel5A的天然分泌不足,通过基因密码子偏好性优化里氏木霉Cel5A基因和构建表达载体p PIC9K-eg2,并将其电转入毕赤酵母GS115以构建重组子,利用浓度梯度平板和摇瓶发酵筛选获得一株高产毕赤酵母Pichia pastoris菌株GS115-EGⅡ。重组酶的酶学性质分析显示,该酶分子量50 k Da、最适p H(p H 4.5)略有降低及最适反应温度为60℃,专一性地作用于非结晶纤维素,与天然里氏木霉Cel5A并无明显区别。通过摇瓶发酵的初步优化,该菌摇瓶培养条件:培养温度28℃、起始p H 5.0、接种量2%、每24 h添加甲醇1.5%(V/V)、每24 h添加山梨醇4 g/L及吐温80添加4 g/L,发酵192 h重组酶酶活达到24.0 U/m L。进一步上罐(5 L)发酵180 h,该重组酶Cel5A酶活高达270.9 U/m L,蛋白含量达到4.16 g/L。重组毕赤酵母P.pastoris GS115-EGⅡ是一株适合于外源表达Cel5A的工程菌,该重组酶可替代天然分泌Cel5A适用于当前酶基生物炼制模式下木质纤维素基质高效水解中。     

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...     

多拷贝毕赤酵母重组菌表达GCL摇瓶优化和高密度发酵

目的:构建高效表达白地霉脂肪酶的毕赤酵母重组菌株,并对筛选得到的菌株进行摇瓶发酵条件优化和分批补料高密度发酵工艺研究。方法:将诱导型表达载体pPIC9K-gcl电转化至毕赤酵母GS115。通过橄榄油-罗丹明B平板和摇瓶发酵筛选高脂肪酶活力的重组菌株,运用基于TaqMan探针的实时荧光定量PCR 法确定其拷贝数,并对菌株进行摇瓶发酵条件优化。在此基础上,研究重组菌在3L 发酵罐中的高密度发酵工艺。结果:筛选得到一株具有3 个白地霉脂肪酶基因拷贝的菌株GS115/pPIC9K-gcl 78#,初始酶活力为220 U/ml。当摇瓶发酵条件为甲醇诱导96 h,每24 h甲醇添加量1 %,接种量2 %,培养基初始pH 7.0,500 ml摇瓶装液量50 ml,甲醇诱导温度25℃ 时酶活力达735 U/ml。3L 发酵罐高密度发酵176.5 h,酶活力达到3360 U/ml,总蛋白含量达到4.30 g/L,且发酵过程中细胞活性一直保持在96 % 以上。结论:基因拷贝数与重组菌株的产酶水平呈正相关,摇瓶优化可显著提高重组菌株的产酶能力,为白地霉脂肪酶的工业化生产奠定了技术基础。     

戊糖乳杆菌发酵产乳酸及高产菌株诱变选育

戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)是能利用木质纤维素水解液发酵产乳酸的潜力菌株,发酵条件优化与高产菌株的选育是提高乳酸产量的重要手段。通过单因素试验、Plackett-Burman设计与响应面试验,对戊糖乳杆菌ATCC 8041产乳酸的发酵培养基及发酵条件进行了优化。结果表明,该菌株发酵培养基的最佳组合为葡萄糖93.11 g/L、酵母浸粉5.19 g/L、碳酸钙29.43 g/L、蛋白胨10.00 g/L、Na2HPO4·12H2O 5.00 g/L、Mg SO4 0.20 g/L、Mn SO4 50 mg/L;最佳发酵条件为37℃、p H6.5、接种量6%、装液量80%。在此优化条件下,该菌株发酵产乳酸为54.12 g/L。进一步以戊糖乳杆菌ATCC 8041为出发菌株,通过原生质体进行紫外诱变,经多重筛选,最终获得一株遗传稳定性好的高产乳酸突变株,命名为戊糖乳杆菌Lactic UVC-02,由中国典型培养物保藏中心保存,注册号为CCTCC M 2013209。该突变株Lactic UVC-02经葡萄糖发酵,乳酸产量达64.17 g/L,比出发菌株ATCC 8041(54.12g/L)提高18.6%。     

甲醇毕赤酵母表达木质素过氧化物酶的研究

将含有黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosprium)木质素过氧化物酶基因的甲醇毕赤酵母工程菌进行了鉴定和筛选,筛选得到木质素过氧化物酶活力高的菌株PMLIP08。确定了一步法发酵的最优葡萄糖浓度,优化其发酵培养条件,结果表明葡萄糖的添加量为10g/L时,发酵条件为pH3.0,诱导温度24℃,培养时间12h,甲醇添加量1.1%,诱导时间72h后发酵液中酶活可达4888U/L。     

酱香型白酒酿造拜耳接合酵母生理代谢特征及其与地衣芽孢杆菌相互作用

【目的】拜耳接合酵母(Zygosaccharomyces bailii)是酱香型白酒酿造过程优势菌株。通过研究拜耳接合酵母酿造相关生理代谢特征及其与酿造环境中其它功能菌株的相互作用,探索其在白酒酿造过程中的贡献。【方法】从酱香酒酿造中筛选一株性能优良的拜耳接合酵母,比较其与模式菌株(Z.bailii,ATCC 58445)的生理代谢特征。通过组合发酵研究其与产酱香特征风味细菌地衣芽孢杆菌的相互作用。【结果】从酱香型酒醅中筛选得到一株性状优良的拜耳接合酵母(Z.bailii 15),可耐受p H 2.0和37°C高温及8%酒精浓度(体积比),较模式株更适应酿造环境,酒精产量(33.58 g/L)也远高于模式株(19.04 g/L),且与酱香型白酒酿酒酵母MT1(34.29 g/L)相当。该菌可产多种风味物质,与模式株相比,独特产生法呢醇、十二醇、2-壬醇、2-乙基己醇、癸酸、月桂酸、辛酸、辛酸乙酯、苯乙酮、4-叔丁基苯酚。共培养体系中,30°C条件下地衣芽孢杆菌对拜耳接合酵母生长影响不大,而在37°C地衣芽孢杆菌抑制拜耳接合酵母生长。此外,地衣芽孢杆菌对拜耳接合酵母乙醇转化率有促进作用,共培养体系风味物质种类及含量也都受到很大影响。【结论】拜耳接合酵母在酱香型白酒酿造体系中产酒精、产风味方面表现优异,对酱香型白酒生产具有重要贡献。     

利用木糖-葡萄糖为原料产乙醇酵母的筛选、鉴定及发酵试验

建立筛选利用木糖为碳源产乙醇酵母模型,获得一株适合利用木质纤维素为原料产乙醇的酵母菌株。样品经麦芽汁培养基培养后,以木糖为唯一碳源的筛选培养基初筛,再以重铬酸钾显色法复筛。通过生理生化和26D1/D2区对筛选得到的菌株进行分析和鉴定,该菌初步鉴定为Pichia caribbica。经过筛选得到的菌株Y2-3以木糖（40g/L）为唯一碳源发酵时：生物量为23.5g/L,木糖利用率为94.7 %,乙醇终产量为4.57 g/L;以混合糖（葡萄糖40 g/L,木糖20 g/L）发酵时：生物量为28.6 g/L,木糖利用率为94.2 %,葡萄糖利用率为95.6%,乙醇终产量为20.6 g/L。Pichia caribbica是可以转化木糖及木糖-葡萄糖混合糖为乙醇的酵母菌株,为利用木质纤维素发酵乙醇的进一步研究奠定了基础。     

洛伐他汀酰基转移酶在毕赤酵母中的高效表达

目的:构建并筛选高效表达洛伐他汀酰基转移酶(Lov D)的毕赤酵母重组菌株。方法:将突变的Lov D基因克隆到毕赤酵母胞外表达质粒p PIC9K和胞内表达质粒p AO815中,将重组表达质粒电转入毕赤酵母GS115中,得到毕赤酵母重组菌株,通过摇瓶发酵筛选高酶活力的重组菌株;在此基础上,研究重组菌在5L发酵罐中的高密度发酵,并将所得酶液进行辛伐他汀催化反应。结果:p PIC9K-Lov D胞外表达重组菌的酶活是p AO815-Lov D胞内表达重组菌的3倍。筛选到酶活高的p PIC9K-Lov D-3菌株进行5L发酵罐放大实验,经过96 h的甲醇诱导表达,酶活可达609.3 U/L;发酵所得酶液冻干后进行酶功效实验,反应45 h后,其底物转化率可达96%以上。结论:构建的毕赤酵母胞外表达菌株可高效表达洛伐他汀酰基转移酶,培养液上清杂蛋白较少,有利于后续分离和纯化,为洛伐他汀酰基转移酶的工业化生产奠定了基础。     

嗜热棉毛菌木糖苷酶Xyl43基因优化及其在毕赤酵母中高效表达

【目的】通过外源表达手段构建重组毕赤酵母实现木糖苷酶的高效表达。【方法】基于毕赤酵母密码子偏好性优化嗜热棉毛菌β-木糖苷酶(Xyl43)基因密码子,将其导入毕赤酵母GS115中实现分泌表达,并对重组木糖苷酶酶学性质进行分析。通过单因素实验优化高产菌株的摇瓶发酵条件,并在5 L发酵罐中进行扩大培养。【结果】Xyl43基因优化后的序列中222个碱基发生改变,G+C含量由52.8%降低到44.6%,序列一致性为78.17%;将构建的表达载体p PIC9K-Opt Xyl43电击转入毕赤酵母中,利用平板初筛和摇瓶复筛获得一株高效表达重组菌(命名为P.pastoris GS115-Xyl43);其所产重组木糖苷酶大小为51.5 k D,动力学参数Km为2.93 mmol/L、Vmax为157.9μmol/(min·mg),最适反应温度55°C,最适p H 7.0,在p H 6.0-9.5条件下具有良好的稳定性;摇瓶优化结果表明:培养基初始p H 6.0、甲醇补加浓度1.0%、培养温度28°C、摇床转速250 r/min为最佳产酶条件,在此条件下发酵144 h胞外酶活达到42 U/m L(蛋白含量0.54 g/L);5 L发酵罐放大培养,发酵156 h(甲醇诱导96 h),木糖苷酶酶活为222.2 U/m L,蛋白含量2.36 g/L,较摇瓶提高了4.3倍。【结论】木糖苷酶在毕赤酵母中实现了高效表达,具有较好的工业化应用前景。     

裂殖酵母1686的酿酒特性研究

研究了裂殖酵母1686#的酿酒特性。结果表明,1686^#能耐13％的酒度和150mg／L的总SO2,18—20℃是1686#发酵的最适温度,pH值从2．5变化到2．9,裂殖酵母对苹果酸的分解量迅速增加．利用1686#发酵的干白葡萄酒,总酸约下降2．0g／L,挥发酸含量略有降低,杂醇油、多元醇、乙醛、乙酸乙酯的含量接近于葡萄酒酵母（1450^#）发酵的酒,绝大多数酒的感官质量优于对照酒样。     

赤藓糖醇高产菌株的筛选、鉴定及发酵特性的初步研究

目的：筛选出发酵性能优良的赤藓糖醇高产菌株。方法：利用含50%葡萄糖的高渗培养基筛选出耐高渗酵母,采用薄层层析和高效液相色谱分析发酵液中多元醇的组成和含量,并通过形态和生理生化试验对菌株进行初步鉴定。结果：由泰山养蜂场上采集的蜂蜜、花粉、蜂巢里筛选出13株单产赤藓糖醇的野生菌,其中7株赤藓糖醇产量高于20g/L。菌株K-23经初步鉴定为球拟酵母属,在含20%葡萄糖、1%酵母膏、0.1%尿素的发酵培养基中培养144h后赤藓糖醇的浓度达46.8g/L,转化率达23.4%。结论：所获得的菌株K-23具有一定的赤藓糖醇生产能力,且具有产物单一的优良发酵性能,为该菌株的菌种改良奠定了基础。     

黑加仑果酒花青素测定方法的确定及营养成分分析

利用p H示差法对黑加仑浆果及其果酒花青素的含量进行测定,结果表明花青素的最佳检测条件为:检测波长541 nm,p H 1.0和p H 4.5,平衡时间50 min,样品p H 3.0,此方法精密度和回收率的RSD值分别为1.34%和3.01%,测得果实和果酒中花青素含量分别为2.01 g/L和0.64g/L。通过高效液相色谱和原子吸光光度法对黑加仑果酒的营养成分进行分析,结果表明酒体中共含有17种氨基酸,总量达1 173.45 mg/L,其中7种必需氨基酸,含量占29.2%;并含有人体所必需的矿质元素,其中K、Ca的含量较高,分别为1 865 mg/L和510.5 mg/L,此外,黑加仑果酒的总酚含量为3.87 g/L。     

酚酮类对树干毕赤酵母乙醇发酵及脂肪酸组成的影响

木质素降解产物对微生物产生的抑制作用,是燃料乙醇生物炼制的主要瓶颈之一。本文以树干毕赤酵母为发酵菌株,研究木质素降解产物中3种酚酮类(4-羟基苯乙酮、4-羟基-3-甲氧基苯乙酮、4-羟基-3,5-二甲氧基苯乙酮)对其木糖乙醇发酵及酵母细胞脂肪酸组成的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术对乙醇发酵性能和酵母细胞脂肪酸组成进行分析。研究结果表明,酚酮类物质对乙醇发酵呈现抑制作用且其分子量越低抑制作用越明显,当4-羟基苯乙酮浓度为1.50 g/L时,发酵24 h的木糖利用率、乙醇得率和乙醇浓度分别下降了42.47%、5.30%和9.76 g/L;培养基中存在酚酮类物质时,酵母细胞中的不饱和脂肪酸的比例上升,添加1.50 g/L的3种酚酮类物质后,树干毕赤酵母细胞不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例从原来的2.58分别上升到3.03、3.06和3.61,酵母细胞膜的流动性随之上升,不稳定性提高。因此,酚酮类物质能够降低酵母生长、提高不饱和脂肪酸的比例以及降低乙醇发酵能力,有效降低或去除木质素降解产物含量是提高木质纤维原料生物炼制的关键。     

毕赤酵母中外源表达脂肪酰-CoA还原酶生产脂肪醇

【目的】通过在毕赤酵母Komagataella pastoris GS115中外源表达来源于霍霍巴[Simmondsia chinensis(Jojoba)]的脂肪酰-Co A还原酶Jojoba FAR,利用微生物发酵生产脂肪醇。【方法】以质粒p RL105为模板PCR扩增获得霍霍巴脂肪酰-Co A还原酶的编码基因,以p GAPZαA为载体构建重组表达质粒p GAP-far,并通过电转化法转入K.pastoris GS115,筛选转化子并发酵,气相色谱-质谱联用检测发酵产物。【结果】构建了毕赤酵母重组菌株p GAPZ-far-GS115,通过摇瓶发酵检测到脂肪醇的合成。随后在7 L规模的发酵罐上发酵验证,得到脂肪醇产量为134.74 mg/L,产率为1.22 mg/(L·h)。【结论】实现了脂肪醇在毕赤酵母中的生物合成,为工业上利用毕赤酵母生产脂肪醇奠定了一定基础。     

一种增加毕赤酵母生产胰岛素前体的方法

为了提高胰岛素前体(PI)的产量,构建了p PIC9K-PI表达载体并电转化至毕赤酵母菌株GS115中,在浓度为4.0 mg/m L的G418抗性平板上筛选到了1株拷贝数为12的菌株CL012。将SNAREs(可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子受体蛋白)组分中的SNC2和SNC2-SSO2分别转入菌株CL012中,并在摇瓶和5 L发酵罐水平上检测SNAREs对PI产量的影响。结果表明:摇瓶水平上,甲醇诱导96 h后,菌株CL012的PI产量为1.53 mg/L;表达SNC2和SNC2-SSO2的菌株的PI产量分别为1.89 mg/L和2.21 mg/L,分别比菌株CL012提高了23.53%和44.44%。在5 L发酵罐上进行高密度发酵,甲醇诱导96 h后菌株CL012的PI产量为53 mg/L,是摇瓶水平的34.64倍;表达SNC2和SNC2-SSO2的菌株的PI产量分别达到64 mg/L和78 mg/L,分别比菌株CL012提高了20.75%和47.17%。由此得出结论 SNAREs可以促进胰岛素前体的分泌,从而提高在毕赤酵母中的异源表达。