L-鸟氨酸的制备及应用

L-鸟氨酸是一种游离的多功能氨基酸,应用前景十分广阔。综述了L-鸟氨酸的制备方法、生理功能和在医疗保健及化工等领域的开发应用,并对未来L-鸟氨酸的研究方向提出了建议。     

细菌鸟氨酸脱羧酶作用的研究进展

多胺是生物体内广泛存在的一类具有多种生物活性的低分子化合物,其合成的关键限速酶是鸟氨酸脱羧酶,鸟氨酸脱羧酶和多胺共同参与生物生长发育等重要生理过程。细菌鸟氨酸脱羧酶在结构上和真核生物略有不同,但是功能类似,其能通过促进多胺的产生发挥对细菌的调节作用。研究发现,细菌鸟氨酸脱羧酶也参与细菌对其他物种的作用,但对人体的作用尚不明确。因此,本文综述了国内外关于细菌鸟氨酸脱羧酶在促进细菌生长、适应环境、抗生素抗性和生物膜形成等方面的作用及相关机制,希望能对细菌鸟氨酸脱羧酶及其作用的后续研究提供一些信息与参考。     

微生物合成鸟氨酸的代谢工程研究进展

鸟氨酸是一种非蛋白氨基酸,对氨态氮的排出及解除氨中毒有重要的作用,可用于功能性饮料、减肥保健产品及护肝抗癌药品等,在医疗、保健、食品等领域具有广泛的应用前景。本文系统地总结目前微生物合成鸟氨酸的研究现状,介绍鸟氨酸的分解代谢和合成代谢途径,及其所涉及的关键酶,详细阐述利用代谢工程改造鸟氨酸生产菌的思路,及其所涉及的代谢工程技术和最新研究进展,展望微生物合成鸟氨酸的代谢工程未来发展方向。     

氨基酸发酵生产的研究进展

由于氨基酸在食品、饲料、医药、农业和日用化工等方面有极其广泛的用途,尤其随着抗癌药物制剂、氨基酸输液制剂及甜味二肽生产的飞速发展,对原料氨基酸的需求量日益增长。传统的发酵工业越来越不能满足需求,势必被以基因工程为基础的新兴发酵工业所代替。通过对发酵法生产氨基酸的历史进行回顾,及对未来前景作出展望,指出了运用ＤＮＡ 重组、定向突变等手段,对代谢途径及关键酶进行了深入系统的研究的必要性。     

发酵法生产生物表面活性剂

发酵法生产表面活性剂相对于化工法而言有着无可比拟的优势。综述了发酵法生产生物表面活性剂的微生物源、发酵机理、发酵条件和产物分离技术等方面的研究进展 ,并简要介绍了其工业应用前景。     

发酵法生产长链二元酸研究进展

发酵法生产长链二元酸相对于化工法而言有着无可比拟的优势。本文综述了发酵法生产长链二元酸的微生物源、产酸机理、产酸条件和产物分离技术等方面的研究进展 ,并简要介绍了其工业应用前景。     

发酵法生产长链二元酸研究进展

发酵法生产长链二元酸相对于化工法而言有着无可比拟的优势。本文综述了发酵法生产长链二元酸的微生物源、产酸机理、产酸条件和产物分离技术等方面的研究进展,并简要介绍了其工业应用前景。     

鸟氨酸氨基甲酰移换酶的研究 Ⅰ.鸟氨酸氨基甲酰移换酶活力的测定

(1)本报告提供根据瓜氨酸砷酸解产物的鸟氨酸及氨的生成量作为测定鸟氨酸氨基甲酰移换酶(OCT)活力的两种方法。(2)根据氨生成量的直接纳氏比色法是最快速简捷的方法,重复性及回收率均很高,所需设备亦较简单;根据鸟氨酸生成量的纸上层析法,能测极微量的样品,应用两种方法,均获得相同的结果。(3)对OCT的最适温度、pH及酶、底物浓度等影响作了研究。(4)OCT对热有高度的稳定性。     

生物技术法生产丙酮酸的研究进展

丙酮酸是一种重要的有机酸,广泛应用于制药、日化、农用化学品和食品等工业中。相对于化工法生产的丙酮酸而言,生物技术法生产的丙酮酸具有低成本、高质量等优势。生物技术法生产丙酮酸主要包括发酵法和酶法,前者又包括直接发酵法和休止细胞法。在对比各种生产方法的基础上,考虑到球拟酵母属的多重维生素营养缺陷型菌株是目前最具竞争力的丙酮酸生产菌,因此重点介绍了发酵法生产丙酮酸在菌种、发酵条件优化等方面的研究进展,并给出了生物技术法将来可能的发展方向。      

维生素C发酵研究进展

生物发酵法是生产维生素C的主要途径。目前具有工业应用前景的维生素C发酵途径主要有葡萄糖发酵工艺和山梨醇发酵工艺。我们分别从这2条产生维生素C重要前体2-酮基-L-古龙酸反应路线的代谢机制、反应酶系及工程菌构建等方面出发,综述了维生素C生物发酵的研究现状和最新进展,并对维生素C生物发酵应用前景做了展望。     

Problems with the microbial production of butanol

With the incessant fluctuations in oil prices and increasing stress from environmental pollution, renewed attention is being paid to the microbial production of biofuels from renewable sources. As a gasoline substitute, butanol has advantages over traditional fuel ethanol in terms of energy density and hygroscopicity. A variety of cheap substrates have been successfully applied in the production of biobutanol, highlighting the commercial potential of biobutanol development. In this review, in order to better understand the process of acetone–butanol–ethanol production, traditional clostridia fermentation is discussed. Sporulation is probably induced by solvent formation, and the molecular mechanism leading to the initiation of sporulation and solventogenesis is also investigated. Different strategies are employed in the metabolic engineering of clostridia that aim to enhancing solvent production, improve selectivity for butanol production, and increase the tolerance of clostridia to solvents. However, it will be hard to make breakthroughs in the metabolic engineering of clostridia for butanol production without gaining a deeper understanding of the genetic background of clostridia and developing more efficient genetic tools for clostridia. Therefore, increasing attention has been paid to the metabolic engineering of E. coli for butanol production. The importation and expression of a non-clostridial butanol-producing pathway in E. coli is probably the most promising strategy for butanol biosynthesis. Due to the lower butanol titers in the fermentation broth, simultaneous fermentation and product removal techniques have been developed to reduce the cost of butanol recovery. Gas stripping is the best technique for butanol recovery found so far.     

肺炎克雷伯氏菌利用甘油生产1,3-PDO发酵优化的研究进展

发展可再生能源,尤其是生物能源,具有显著的能量收益和碳减排效益。随着石油等不可再生资源的减少,许多大宗传统石油化工产品正不断被使用可再生原料的生物制造产品替代。生物发酵法生产1,3-丙二醇（1,3-PDO）顺应了这一潮流,具有广阔的发展前景。提高微生物发酵竞争力,优化发酵法生产1,3-PDO水平,势必增加1,3-PDO的生产效益。对肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）发酵法进行1,3-PDO生产的代谢机理、菌株筛选和利用、发酵参数的选择和优化以及发酵工程策略的设计和监测等进行综述,为利用生物柴油副产物甘油生产有重要工业价值的1,3-PDO产品提供参考。     

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...     

免疫抑制剂他克莫司生物合成的研究进展

他克莫司(FK506)是一种具有免疫抑制活性的23元大环内酯类化合物,临床上广泛用于防止器官移植术后的免疫排斥反应。生物合成法是他克莫司制备方法的研究热点,但他克莫司生物合成的研究还存在一定生产技术上的瓶颈。基于此,本文主要从他克莫司代谢途径改造和发酵过程控制等方面对他克莫司生物合成进展进行综述,以期为今后突破他克莫司生物合成的技术瓶颈提供参考,进而利用代谢工程、发酵工程等技术提升他克莫司的生物合成水平。     

代谢工程改造酿酒酵母合成植物萜类D-柠檬烯的策略

植物萜类化合物是以异戊二烯为结构单位的一大类植物天然的次生代谢产物。D-柠檬烯属于单萜类化合物,由于它具有抑菌、增香、抗癌、止咳、平喘等多种功能,已被广泛应用于食品、香料、医疗等行业。目前D-柠檬烯的工业生产主要是从植物的果皮或者果肉中提取的,但提取方法存在着分离纯化复杂、产率低、能耗大等缺点。而本世纪初合成生物学技术的兴起,为微生物异源合成天然活性化合物带来了全新的理念与工具,打破了物种间的界限,使微生物异源合成D-柠檬烯成为现实。构建定向、高效的异源合成D-柠檬烯的微生物细胞工厂,实现微生物发酵法替换传统的植物提取法,具有重要的经济与社会效益。本文主要回顾了近几年利用代谢工程改造酿酒酵母异源合成萜类化合物取得的成就,阐述了以酿酒酵母作为底盘微生物,利用代谢工程和合成生物学的手段构建高产D-柠檬烯的合成策略。     

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)...     

出芽短梗霉Aureobasidium sp. SRF的菌株特性分析及胞外多糖结构鉴定

菌株SRF是1株从意大利树莓(Rubus corchorifolius)果实表面分离、可产胞外多糖的新菌株。在鉴定其分类归属的基础上,对其产生的胞外多糖进行了结构分析和发酵条件优化,为寻找微生物多糖提供新的菌株,为开发利用资源微生物提供借鉴。通过形态学和ITS序列对比分析进行菌株鉴定;通过薄层层析和红外光谱分析,确定胞外多糖结构;通过单因素检测试验,确定影响产糖量的主要因素;响应面Plackett-Burman和Box-Behnken设计筛选发酵产胞外多糖的最优条件。结果表明,出发菌株SRF隶属于出芽短梗霉属,命名为Aureobasidium sp. SRF;SRF所产胞外多糖为普鲁兰多糖;单因素检测表明,对多糖产量影响最大的因素为碳源浓度、氮源浓度、无机离子浓度,其次是碳源、氮源、无机离子、pH值;根据响应面结果确定最优发酵条件为麦芽糖8%(质量分数)、酵母提取物3%(质量分数)、钙离子0.3 g/L、pH 6,产糖量达5.93 g/L。SRF是1株来源于树莓浆果表面,可产胞外普鲁兰多糖的出芽短梗霉新菌株,是1株产微生物多糖的候选菌株。     

Succinic acid production from wheat using a biorefining strategy

The biosynthesis of succinic acid from wheat flour was investigated in a two-stage bio-process. In the first stage, wheat flour was converted into a generic microbial feedstock either by fungal fermentation alone or by combining fungal fermentation for enzyme and fungal bio-mass production with subsequent flour hydrolysis and fungal autolysis. In the second stage, the generic feedstock was converted into succinic acid by bacterial fermentation by Actinobacillus succinogenes. Direct fermentation of the generic feedstock produced by fungal fermentation alone resulted in a lower succinic acid production, probably due to the low glucose and nitrogen concentrations in the fungal broth filtrate. In the second feedstock production strategy, flour hydrolysis conducted by mixing fungal broth filtrate with wheat flour generated a glucose-rich stream, while the fungal bio-mass was subjected to autolysis for the production of a nutrient-rich stream. The possibility of replacing a commercial semi-defined medium by these two streams was investigated sequentially. A. succinogenes fermentation using only the wheat-derived feedstock resulted in a succinic acid concentration of almost 16 g l^–1 with an overall yield of 0.19 g succinic acid per g wheat flour. These results show that a wheat-based bio-refinery employing coupled fungal fermentation and subsequent flour hydrolysis and fungal autolysis can lead to a bacterial feedstock for the efficient production of succinic acid.     

A phenomenological model to represent the kinetics of growth by <Emphasis Type="Italic">Corynebacterium glutamicum</Emphasis> for lysine production

Corynebacterium glutamicum is commonly used for lysine production. In the last decade, several metabolic engineering approaches have been successfully applied to C. glutamicum. However, only few studies have been focused on the kinetics of growth and lysine production. Here, we present a phenomenological model that captures the growth and lysine production during different phases of fermentation at various initial dextrose concentrations. The model invokes control coefficients to capture the dynamics of lysine and trehalose synthesis. The analysis indicated that maximum lysine productivity can be obtained using 72 g/L of initial dextrose concentration in the media, while growth was optimum at 27 g/L of dextrose concentration. The predictive capability was demonstrated through a two-stage fermentation strategy to enhance the productivity of lysine by 1.5 times of the maximum obtained in the batch fermentation. Two-stage fermentation indicated that the kinetic model could be further extended to predict the optimal feeding strategy for fed-batch fermentation.