添加生物素和浅蓝菌素对裂殖壶菌发酵产DHA的影响

为提高发酵产量,根据裂殖壶菌生物合成二十二碳六烯酸(DHA)的途径,考察添加代谢途径关键酶的辅酶及酶的抑制剂对发酵裂殖壶菌的影响.结果表明:添加生物素可促进油脂积累,添加浅蓝菌素有利于DHA及不饱和脂肪酸含量的提高.添加生物素0.3 mg/L时,DHA占细胞干质量分数达11.26％,相对于对照提高了13％;当添加浅蓝菌素0.1mg/L时,DHA占细胞干质量分数可达12.2％.     

碳源对重组大肠杆菌两阶段发酵产丁二酸的影响

研究了在好氧培养基中分别添加不同碳源对两阶段发酵菌体生长、酶活及代谢产物分布的影响,结果表明添加4mmol/L葡萄糖和12,54,80mmol/L乙酸钠均可以提高好氧阶段的菌体密度和相关酶活。将不同条件下培养的菌体转接厌氧发酵后,厌氧阶段的酶活和代谢产物分布也发生改变。进一步对酶活及代谢产物分析表明：Escherichia coli NZN111(sfcA)厌氧发酵过程中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK)是产丁二酸的关键酶,丙酮酸激酶(PYK)主要和副产物丙酮酸的积累有关,异柠檬酸裂解酶(ICL)对丁二酸产量也有一定影响。好氧培养基中添加80mmol/L乙酸钠,厌氧发酵结束时丁二酸的质量收率可达89.0%,相比对照提高了16.6%。     

外源添加代谢中间体对产琥珀酸放线杆菌厌氧发酵制备丁二酸的影响

考察了外源添加中间代谢产物对菌体生长及发酵产酸的影响,结果表明添加0.5g/L磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)时丁二酸产量最高。围绕产琥珀酸放线杆菌NJ113厌氧发酵产丁二酸的代谢网络进行代谢通量分析,发现添加PEP后己糖磷酸途径(HMP)与糖酵解途径(EMP)的通量比由39.4∶60.3提高至76.8∶22.6,解决了丁二酸合成过程中还原力不足的矛盾,导致PEP生成草酰乙酸的通量提高了23.8%,丁二酸代谢通量从99.8mmol/(gDCW·h)增至124.4mmol/(gDCW·h),而副产物乙酸及甲酸的代谢通量分别降低了22.9%、15.4%;关键酶活分析结果表明,添加0.5g/LPEP后PEP羧化激酶比酶活达到1910U/mg,与对照相比提高了74.7%,而丙酮酸激酶的比酶活降低了67.5%。最终丁二酸浓度为29.1g/L,收率达到76.2%,比未添加PEP时提高了11.0%。     

种子培养基成分对裂殖壶菌发酵产DHA的影响

考察种子培养基中谷氨酸钠质量浓度和NaCl质量浓度（盐度）对Schizochytrium sp. HX-308菌种质量及发酵性能的影响。结果表明：40 g/L谷氨酸钠条件下培养菌种,发酵后DHA质量分数达到（53.25±0.48）%,而其油产量、油脂质量分数和DHA产量分别为（24.9±0.4）g/L、（45.2±0.6）%、（8.6±0.35）g/L; 利用不含谷氨酸钠的种子培养基发酵,其油产量、油脂质量分数和DHA产量分别为（30.1±0.8）g/L、（54.3±0.5）%、（12.1±0.5）g/L,比含40 g/L谷氨酸钠时分别提高了20.88%、20.13%和40.70%,为菌种驯化提供了新的思路和方向。此外,低盐度培养条件有利于菌种生产性能的发挥,6.25 g/L NaCl条件下发酵后油质量分数、DHA产量及DHA质量分数最高,分别为（62.1±0.8）%、（10.0±0.3）g/L、（48.97±0.42）%。     

初级代谢产物和有性生殖促进剂对番茄红素发酵的影响

考察几种初级代谢中间产物对三孢布拉霉发酵生产番茄红素的影响,以及卵磷脂对三孢布拉霉正负菌接合孢子及发酵的影响。结果表明：发酵24h分别添加2．0％的柠檬酸和2．0％的三孢酸,番茄红素的产量分别达到0．99g／L和1．26g/L,比对照分别提高39．43％和32．63％;卵磷脂的添加能促进三孢布拉霉两性接合孢子的形成,进而促进番茄红素的合成,当大豆卵磷脂的添加量为0．3％时,番茄红素的产量为1．58g/L,比对照提高56．44％。     

外源添加代谢中间产物对米根霉生产富马酸的影响

通过外源添加代谢中间产物(苹果酸、草酰乙酸和丙酮酸),研究其对米根霉积累富马酸及代谢关键酶的影响。结果表明,添加4.0 g/L苹果酸时,富马酸质量浓度可达34.0 g/L,与对照相比提高了24.5%,同时提高富马酸酶(FUMR)比酶活,抑制乙醇脱氢酶(ADH)比酶活。添加少于1.0 g/L草酰乙酸可提高FUMR比酶活,降低ADH比酶活,促进富马酸积累;但添加高于1.0 g/L草酰乙酸抑制了FUMR和ADH比酶活,导致富马酸和乙醇产量下降。添加1.5 g/L丙酮酸,使富马酸的质量浓度从27.3 g/L增加到38.7 g/L,提高了41.8%,但FUMR比酶活下降34.7%,而ADH比酶活保持稳定。     

正十六烷对节杆菌发酵产环磷酸腺苷的影响

溶氧在节杆菌发酵产环磷酸腺苷(c AMP)过程中起着重要作用。本研究中,笔者首先对4种氧载体(正癸烷、正十二烷、正十四烷和正十六烷)的最佳添加浓度和添加时间进行筛选。结果表明:在0 h添加2%(体积分数)正十六烷促进c AMP生产效果最佳。在5 L发酵罐中添加2%(体积分数)正十六烷后,细胞干质量(DCW)和c AMP产量分别达到10. 85 g/L和8. 87 g/L,比对照分别提高了19. 4%和23. 2%。氧载体的加入提高了发酵液中的氧传递系数(K_La),降低了胞内NADH/NAD~+比率以及胞内三磷酸腺苷(ATP)水平,而对关键酶的酶活影响不显著。     

代谢改造重组谷氨酸棒杆菌C4途径高效合成5-氨基乙酰丙酸

5-氨基乙酰丙酸 (5-aminolevulinic acid,5-ALA) 在医药和农业等领域有着广泛作用,目前主要采用大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌以微生物发酵法合成。为了进一步提高谷氨酸棒杆菌合成5-ALA的能力,对其C4代谢途径进行了系统代谢改造。首先分别在谷氨酸棒杆菌中异源表达荚膜红杆菌和沼泽红假单胞菌的5-氨基乙酰丙酸合成酶ALAS,选择酶活相对较高的沼泽红假单胞菌的RphemA基因作为关键合成酶基因,并筛选到能显著增强RphemA的酶活性的核糖体结合位点RBS5。重组菌株ALAS的比酶活可达 (221.87±3.10) U/mg,且5-ALA产量提高了14.3%;随后通过敲除α-酮戊二酸脱氢酶抑制蛋白基因 (odhI) 和琥珀酸脱氢酶基因 (sdhA),促进了前体琥珀酰CoA向5-ALA途径的流动;通过sRNA抑制hemB表达减少了5-ALA的降解;并且过表达半胱氨酸/O-乙酰丝氨酸转运蛋白eamA提高了5-ALA的输出效率;使用重组菌株C. glutamicum 13032/?odhI/?sdhA-sRNAhemB-RBS5RphemA-eamA摇瓶发酵,5-ALA最高产量达11.90 g/L,较出发菌株提高了57%。最后,在5 L发酵罐中进行补料分批发酵,48 h内5-ALA的产量达25.05 g/L,为目前以葡萄糖为碳源发酵的最高产量。本研究构建了高产5-ALA重组谷氨酸棒杆菌,具有良好的工业应用前景。     

钝齿棒杆菌GlnK在氮代谢调控及L-精氨酸合成中的功能

【目的】钝齿棒杆菌是重要的氨基酸生产菌株,本研究针对氮代谢PⅡ信号转导蛋白GlnK展开相关功能研究,分析其在钝齿棒杆菌氮代谢调控及L-精氨酸合成中的作用。【方法】以GlnK蛋白为研究对象,通过基因敲除等遗传方法获得过表达、敲除及敲弱glnK的重组钝齿棒杆菌,研究GlnK对NH_4~+吸收的影响,通过RT-qPCR和酶活测定,从转录水平和蛋白水平上揭示GlnK对氮代谢和L-精氨酸合成相关基因表达水平及酶活的影响,通过5-L发酵罐发酵产L-精氨酸研究GlnK对L-精氨酸合成的影响。【结果】过表达glnK能明显促进NH_4~+的吸收,而敲除glnK后则会抑制NH_4~+的摄取;RT-qPCR和酶活测定发现,相比于野生型菌株Cc5-5,glnK过表达菌株Cc-glnK中与铵吸收相关的基因,表达量平均上调约4.58倍,L-精氨酸合成基因簇中基因的表达水平平均上调1.50倍。Cc-glnK中氮代谢相关蛋白的酶活平均提高46.97%;L-精氨酸合成途径上7个关键酶的酶活平均提高30.00%;5-L发酵罐发酵各重组菌株结果表明,Cc-glnK菌株的产量可达49.53 g/L,产率为0.516 g/(L·h),相比于出发菌株Cc5-5,其L-精氨酸产量提高了28.65%。【结论】过表达GlnK能促进NH_4~+的吸收及利用,并通过影响L-精氨酸合成途径上关键基因的表达水平,提高关键酶的酶活,最终提高L-精氨酸的产量。本研究为后续探索钝齿棒杆菌氮代谢调控机制及代谢工程改造钝齿棒杆菌生产L-精氨酸提供了一种新的策略。     

高效合成番茄红素酿酒酵母菌株的构建

番茄红素作为一种高附加价值的萜类化合物已受到国内外研究者的广泛关注。首先对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae模式菌株S288c和YPH499合成番茄红素的能力进行分析比较,结果表明YPH499更适合作为底盘细胞用于番茄红素的合成。随后比较组成型启动子GPDpr、TEF1pr和诱导型启动子GAL1pr、GAL10pr对番茄红素合成的影响,结果发现以GPDpr、TEF1pr作为番茄红素合成途径基因crtE、crt B和crtI的启动子,摇瓶发酵60 h后,番茄红素产量为15.31 mg/L;以GAL1pr和GAL10pr为启动子时,其产量为123.89 mg/L,提高8.09倍。继续改造甲羟戊酸(MVA)途径,过量表达N-末端截短的关键酶基因t HMG1(3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶),番茄红素产量为265.68 mg/L,单位菌体产量72.79 mg/g。文中所设计构建的异源表达番茄红素合成途径的酿酒酵母菌株单位细胞产量高,可以进一步改造和优化后用于番茄红素的工业化生产。     

添加氧载体及表面活性剂对番茄红素发酵的影响

通过添加氧载体（正十二烷、正己烷、过氧化氰）,有效改善发酵体系中的氧传递速率,从而促进了三孢布拉氏霉菌合成番茄红素的能力。实验结果表明,在第0d加入1．0％的正已烷、正十二烷时番茄红素的生成量分别提高了25．32％、72．84％,在第1d,添加50μL/100mL过氧化氢时番茄红素的生成量提高了40．35％,在加入正十二烷的同时,再加入表面活性剂Trilorl—x100,Tween20,Tween80,Span-20等,可使番茄红素的产量最多提高114．83％．     

三孢布拉霉发酵生产番茄红素的提取工艺及残留溶剂去除

用超声波皂化法从三孢布拉霉(Blakeslea trispora)发酵菌丝中提取番茄红素,对皂化条件、超声处理时间、提取温度和时间进行优化,得到番茄红素含量大于0.5%的番茄红素油树脂,总提取率达92.9%。提出溶剂提取与SC-CO2去除溶剂的技术路线,使番茄红素粗提物的溶剂残留符合标准。     

Use of metabolic stimulators and inhibitors for enhanced production of beta-carotene and lycopene by Blakeslea trispora NRRL 2895 and 2896

This work investigates the potential of metabolic stimulators, firstly to enhance the production of beta-carotene, and later use of inhibitors of lycopene cyclase so as to accumulate lycopene in the fermentation medium. Various non-ionic surfactants, natural oils, stimulators such as amino-acids, tricarboxylic acid cycle (TCA) intermediates, vitamin A and antibiotics were investigated for improved production of beta-carotene using the zygomycete fungus Blakeslea trispora. Span 20 at 0.2% increased the beta-carotene production from 139 mg/l to 318 mg/l. Examination of the mycelial morphology of the B. trispora with span 20 showed a shorter mycelial length, which allowed a well-dispersed growth of B. trispora. Supplementation of the medium with 1000 ppm vitamin A acetate gave highest concentration of beta-carotene (830+/-6 mg/l). Several chemical inhibitors such as imidazole, pyridine, triethylamine, piperidine, and nicotinic acid were then evaluated to block the biosynthesis at lycopene. Piperidine at 500 ppm gave a 7.76-fold improvement, and produced high titers of lycopene (775+/-5 mg/l) in a medium supplemented with vitamin A acetate.     

三孢布拉霉发酵产番茄红素的研究进展

番茄红素是一种重要的类胡萝卜素,在生物体中具有抗氧化、抗衰老、提高免疫力等生理功能。虽然已经有部分企业实现了番茄红素的工业化生产,但产量仍然是制约三孢布拉霉发酵生产番茄红素的重要因素。在本实验室研究的基础上,本文结合近年来国内外学者的研究成果,从遗传育种、发酵工艺优化、化学调控等方面综述了提高三孢布拉霉中番茄红素产量的研究进展,并展望了未来的研究方向。     

三孢布拉霉生产番茄红素研究进展

番茄红素是一种能够预防某些癌症,心血管疾病等慢性病的重要类胡萝卜素。三孢布拉霉是产生番茄红素的主要微生物之一。对番茄红素的理化性质,三孢布拉霉的生物学特性,高产菌株的选育,培养基及工艺的优化,番茄红素的提取,市场状况及开发前景等进行了综述。     

Spectroscopy analysis for simultaneous determination of lycopene and β-carotene in fungal biomass of Blakeslea trispora

Blakeslea trispora is a good alternative source for producing such carotenoids as lycopene and β-carotene. The objective of this research was to elaborate a method for the simultaneous determination of lycopene and β-carotene in Blakeslea trispora products using a usual UV-vis spectrophotometer. The standard solutions of the mixture of different concentrations of β-carotene and lycopene were measured with the UV-vis method and correlation formula for the extinction coefficients of 1% standard solution of lycopene in the solvent (hexane) and the ratios of the optical densities at the character peaks of 470 and 502 nm was elaborated. This gives a possibility to calculate the concentrations of lycopene and β-carotene in the mixture. The prediction quality of the UV-vis method was sufficient and the obtained results were very close to the ones, being measured with the HPLC technique. The proposed method can be used for both routine industrial work and academic research, providing the rapid analysis for simultaneous measurements of lycopene and β-carotene.     

Effect of the ratio of (+) and (−) mating type of Blakeslea trispora on carotene production from cheese whey in submerged fermentation

The effect of the ratio of (+) and (?) mating type of Blakeslea trispora on carotene production from deproteinized hydrolysed whey in shake flask culture was investigated. Also, the inoculum ratio of the two mating types on the morphology of the microorganism and the relationship between morphological changes of the fungus and product formation were studied. The concentration of carotenes was significantly affected by the ratio of (+) and (?) mating type of B. trispora. A ratio of 1:10 up to 1:100 of (+) and (?) type was found to achieve the highest carotene yields. The optimum ratio of the (+) and (?) mating types for the maximum pigment production (175.0 mg/g dry biomass at 8 days of fermentation) was found to be 1:10. The carotene content in B. trispora consisted of β-carotene, γ-carotene, and lycopene. At the maximum concentration of carotenes the proportion of β-carotene, γ-carotene, and lycopene (as percent of total carotenes) was 80, 12, and 8%, respectively. B.trispora growing in submerged fermentation is able to develop complex morphologies which have been classified into three major groups: freely dispersed hyphae, clumps and pellets. These parameters are strongly influence the production of carotenes.     

大孔树脂对三孢布拉霉菌产番茄红素的吸附性能研究

为利用大孔吸附树脂分离纯化三孢布拉霉菌发酵液番茄红素,考察了4种大孔树脂(HP20, HP2MG, SP825, SP207)对番茄红素的吸附 解吸特性,筛选出最佳树脂。结果表明,HP20大孔树脂对番茄红素具有较好的吸附 解吸性能,且吸附迅速,能在1h内达到吸附平衡。用含55%和60%异丙醇的丙酮不连续梯度洗脱,回收率可达89.55%,重结晶后可获得纯度95%以上的番茄红素,经红外、质谱、核磁等鉴定为天然型番茄红素。该方法简单,可操作性强,极具工业应用价值。     

重叠延伸PCR克隆三孢布拉霉carRA基因及其功能活性检测系统的构建

三孢布拉氏霉菌CarRA蛋白,既有番茄红素环化酶功能活性又有八氢番茄红素合成酶功能活性,为了对CarRA蛋白进行双功能活性分析,及探测CarRA蛋白的番茄红素环化酶功能活性位点,构建了在大肠杆菌体内通过颜色互补检测两种酶活性的系统。通过重叠延伸PCR的方法克隆得到了carRA基因,并构建原核表达载体pET28a-carRA,与携带crtI/crtB/crtE基因簇的质粒pAC-LYC共转化BL21(DE3),验证番茄红素环化酶功能活性;与以pAC-LYC为基础构建的携带crtI/crtE基因簇的质粒pAC