一株新海洋粘质沙雷氏菌产灵菌红素发酵条件优化

灵菌红素是由微生物产生的一种红色次级代谢产物,因其具有抗菌、抗癌和抗疟疾等功效,受到了生物医药领域的广泛关注。微生物发酵是当前产灵菌红素的主要方法,分离筛选高产灵菌红素的微生物、优化发酵条件是提高灵菌红素产率的重要途径。本研究从深圳湾筛选出一株含有红色色素的菌株,并基于16S rRNA基因序列对该菌株进行了系统发育分析和物种鉴定。紫外可见光全波长扫描和HPLC-MS图谱分析证明,该菌株所产红色色素为灵菌红素。进一步通过单因素试验和正交优化法优化了该菌产灵菌红素的发酵条件和发酵培养基组分。系统发育分析表明,该菌株为一株海洋粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）,并将其命名为S. marcescens SOCE 001。产灵菌红素的最佳发酵条件为：温度28 ℃、振荡培养转速220 r/min、培养基pH 7。发酵培养基最佳组合为：果糖添加量2 g/L、蛋白胨添加量10 g/L,MgSO₄添加量2 g/L。优化发酵条件后,经24 h培养, 灵菌红素产量可达2.468 g/L。     

基于科研反哺教学的生物分离工程实验教学改革研究

基于科研团队最近几年关于微生物产灵菌红素的科研成果,以灵菌红素系列产品为主线,引入分离纯化所涉及的不同单元操作,辅以其影响因素,尝试构建一套符合国家对应用型创新型生物工程技术人才要求的生物分离工程实验教学体系。     

灵杆菌合成灵菌红素的转录调控

灵菌红素是一种具有多种生物活性的红色素,具有巨大的经济价值和广阔的应用前景。灵杆菌是灵菌红素的生产菌株,同时也是研究灵菌红素合成的模式菌株。本文综述了转录水平上调控灵杆菌合成灵菌红素的研究进展,总结了双(多)组分调控系统、群体感应系统、σ因子和转录因子在调控灵杆菌合成灵菌红素过程中发挥的作用,并对未来的研究方向进行了展望。     

天然红色素灵菌红素的抗菌性能及应用

天然红色素灵菌红素为来源于微生物的次级代谢产物,以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌作为指示菌,考察了其抗菌性能,并将天然红色素作为纺织染料,考察其染色性能及染色后的抗菌性能,以期为进一步的应用推广提供基础数据。     

2M3P灵菌红素粗提物对人食管癌Eca-109细胞抑制作用

采用MTT法考察了2M3P(2-甲基-3-戊基)灵菌红素粗提物对食管癌Eca-109细胞的增殖抑制作用,并通过Annexin V-FITC/PI双染色、流式细胞仪检测细胞凋亡率。结果表明,2M3P灵菌红素粗提物对食管癌Eca-109细胞的增殖具有明显的抑制作用(P0.05),并表现为浓度和时间依赖性;2M3P灵菌红素粗提物作用食管癌Eca-109细胞24、48、72和96 h后的IC50分别为1026.3180、435.2020、267.7096μg/mL和64.0734μg/mL;粗提物对食管癌Eca-109细胞的诱导凋亡同样呈剂量依赖性,与顺铂(DDP)干预组相比其具有更显著的诱导凋亡作用。2M3P灵菌红素含量≥30%的粗提物对人食管癌Eca-109细胞具有较强的增殖抑制和诱导凋亡作用。     

产灵菌红素沙雷氏菌的诱变育种

通过紫外线—氯化锂复合处理灵菌红素生产菌沙雷氏菌 (Serratiasp )W 0 2 0 6,用高浓度葡萄糖为碳源的选择性平板定向筛选抗葡萄糖分解代谢物阻遏的高产株 ,筛得高产突变株B 2 0 ,相对于原始菌株 ,B 2 0摇瓶发酵灵菌红素产量提高了 3倍 ,5L反应器上的产量提高了 63 %。     

采用转导和重组DNA技术构建粘质沙雷氏菌的氨基酸高产菌株

<正> 粘质沙雷氏菌是一种兼性厌氧革兰氏阴性杆状肠道细菌。该细菌产生一种红色色素灵菌红素,且在普通的天然环境中出现。自1960年起田边制药公司采用野生型菌株和突变株工业生产氨基酸。此微生物的优点是:1)糖同化活性高;2)在简易培养基上生长快,细胞产量高;3)用大肠杆菌获得的生化、生理和遗传发现适用于用粘质沙雷氏菌构建菌株,因为两者均属于肠杆菌科;     

一株产红色素细菌的分离鉴定及色素性质研究北大核心CSCD

本研究对分离自重庆垫江稻田土壤的一株产红色色素细菌进行了形态学和16S rRNA序列鉴定,测定红色素最大紫外吸收波长,并对其稳定性进行研究。结果显示,该菌与多株粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)16S rRNA序列一致;产生的色素在541 nm处有最大紫外吸收峰,与灵菌红素最大吸收峰接近,初步推测其为灵菌红素或其衍生物;该红色素在pH 6～11性质稳定;紫外光照射稳定性差,耐氧化能力较强,与还原剂产生沉淀;金属阳离子对该色素有不同程度的消色作用,Cu^(2+)消色作用最明显,遇SO_4^(2-)离子产生沉淀。     

温度对粘质沙雷氏菌合成灵菌红素的影响

【目的】研究粘质沙雷氏菌(Serratia marcecens JNB5-1)在不同发酵温度(28℃和37℃)条件下蛋白质组的差异表达,探究粘质沙雷氏菌合成灵菌红素受温度调控的原因。【方法】利用二维凝胶电泳(2-DE)和基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱技术(MALDI-TOF-MS)分离和鉴定粘质沙雷氏菌在不同发酵温度(28℃和37℃)条件下的差异蛋白;再利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)进一步分析挑选出的七个差异蛋白编码基因的转录水平。【结果】2-DE图谱显示,共鉴定到16个显著差异的蛋白点。其中,灵菌红素合成途径中的氧甲基转移酶(PigF)、氧化还原酶(PigN)和参与灵菌红素前体物质(脯氨酸、甲硫氨酸、丝氨酸、二辛烯醛和丙二酰-CoA等)代谢的相关蛋白(酶)的表达量在37℃条件下都出现极显著的下降;热休克蛋白(Hsp60)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase)等应急性蛋白在37℃条件下表达上调。通过RT-qPCR证实,氧甲基转移酶、氧化还原酶和转酮醇酶基因(transketolase)在37℃条件下的转录水平均低于28℃条件下的。【结论】S.marcecens JNB5-1在相对低温(28℃)条件下产灵菌红素,相对高温(37℃)条件下不产灵菌红素。可能是高温(37℃)显著抑制了灵菌红素合成相关酶的表达。     

粘质沙雷氏菌产灵菌红素培养基的筛选

目的：确定菌株S418产生灵菌红素的最优培养基配方及其的分类地位。方法：以花生粉为基础培养基,通过单因素试验和四因素三水平正交试验筛选出了菌株S418产灵菌红素的最佳培养基配方;根据该菌株的16S rRNA基因序列系统发育树分析初步确定了菌株S418的分类地位。结果：培养基最优配方为：花生粉2%,花生油0.5%,L-脯氨酸1%,硫酸镁0.025%。在28℃、pH7.5、250r/min振荡培养24h,灵菌红素产量达67.92mg/L。菌株S418初步鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescensS418）。结论：花生粉培养基是一种适合粘质沙雷氏菌产灵菌红素的优良培养基。     

生物热对传统固态发酵菌群演替及其代谢影响的研究进展

解析传统固态发酵中产生的生物热对微生物菌群代谢的影响,是认识发酵机制、调控发酵过程、保证发酵效率的关键之一。固态发酵过程中,微生物菌群代谢活动所产生的生物热及传热效率低等问题引起微环境温度升高,进而影响微生物的生长与代谢。然而,关于传统固态发酵微生物受生物热的影响及其适应机制仍不明晰。因此,本文以传统固态发酵体系为研究对象,阐述持续生物热介导的高温对固态发酵过程中微生物群落演替和代谢功能的影响,并提出复杂群落中具有多层次调控微生物代谢以适应高温环境的方式,主要从微生物群体与个体层面介绍可能存在的耐热机制。了解生物热对传统固态发酵微生物的影响及潜在的耐热机制,有助于靶向调控发酵过程、强化高温发酵等,以满足未来的工业化需求。     

微生物发酵法生产L-苯丙氨酸的研究进展

L-苯丙氨酸 (L-Phe) 是一种重要的必需氨基酸,广泛应用于食品、饲料添加剂以及医药等领域.L-Phe主要由化学合成法、酶法和微生物发酵法等3种方法来生产.其中,微生物发酵法由于具有原料廉价易得、环境污染较小、产物纯度高等优点成为目前国内外工业化生产L-Phe的主要方法.本文主要以大肠杆菌为例对L-Phe生物合成途...     

Microbial production of riboflavin: Biotechnological advances and perspectives

Riboflavin is an essential nutrient for humans and animals, and its derivatives flavin mononucleotide (FMN) and flavin adenine dinucleotide (FAD) are cofactors in the cells. Therefore, riboflavin and its derivatives are widely used in the food, pharmaceutical, nutraceutical and cosmetic industries. Advances in biotechnology have led to a complete shift in the commercial production of riboflavin from chemical synthesis to microbial fermentation. In this review, we provide a comprehensive review of biotechnologies that enhance riboflavin production in microorganisms, as well as representative examples. Firstly, the synthesis pathways and metabolic regulatory processes of riboflavin in microorganisms; and the current strategies and methods of metabolic engineering for riboflavin production are systematically summarized and compared. Secondly, the using of systematic metabolic engineering strategies to enhance riboflavin production is discussed, including laboratory evolution, histological analysis and high-throughput screening. Finally, the challenges for efficient microbial production of riboflavin and the strategies to overcome these challenges are prospected.     

Methionine production by fermentation

Fermentation processes have been developed for producing most of the essential amino acids. Methionine is one exception. Although microbial production of methionine has been attempted, no commercial bioproduction exists. Here, we discuss the prospects of producing methionine by fermentation. A detailed account is given of methionine biosynthesis and its regulation in some potential producer microorganisms. Problems associated with isolation of methionine overproducing strains are discussed. Approaches to selecting microorganism having relaxed and complex regulatory control mechanisms for methionine biosynthesis are examined. The importance of fermentation media composition and culture conditions for methionine production is assessed and methods for recovering methionine from fermentation broth are considered.     

Molecular Adaptation Mechanisms Employed by Ethanologenic Bacteria in Response to Lignocellulose-derived Inhibitory Compounds

Current international interest in finding alternative sources of energy to the diminishing supplies of fossil fuels has encouraged research efforts in improving biofuel production technologies. In countries which lack sufficient food, the use of sustainable lignocellulosic feedstocks, for the production of bioethanol, is an attractive option. In the pre-treatment of lignocellulosic feedstocks for ethanol production, various chemicals and/or enzymatic processes are employed. These methods generally result in a range of fermentable sugars, which are subjected to microbial fermentation and distillation to produce bioethanol. However, these methods also produce compounds that are inhibitory to the microbial fermentation process. These compounds include products of sugar dehydration and lignin depolymerisation, such as organic acids, derivatised furaldehydes and phenolic acids. These compounds are known to have a severe negative impact on the ethanologenic microorganisms involved in the fermentation process by compromising the integrity of their cell membranes, inhibiting essential enzymes and negatively interact with their DNA/RNA. It is therefore important to understand the molecular mechanisms of these inhibitions, and the mechanisms by which these microorganisms show increased adaptation to such inhibitors. Presented here is a concise overview of the molecular adaptation mechanisms of ethanologenic bacteria in response to lignocellulose-derived inhibitory compounds. These include general stress response and tolerance mechanisms, which are typically those that maintain intracellular pH homeostasis and cell membrane integrity, activation/regulation of global stress responses and inhibitor substrate-specific degradation pathways. We anticipate that understanding these adaptation responses will be essential in the design of ''intelligent'' metabolic engineering strategies for the generation of hyper-tolerant fermentation bacteria strains.     

营养相互作用对传统发酵食品微生物群落构建的推动作用研究进展

传统发酵食品是由自然接种的多微生物组成的混菌体系,了解微生物群落自发式构建的机制是认识发酵机理和调控发酵的关键。尽管大量的测序数据已经对传统发酵食品中微生物群落的结构和功能有了较为清晰的认识,但是仍然不清楚微生物群落自发式构建的机制。本文提出微生物群落是分布式的代谢系统,微生物之间的营养相互作用推动了传统发酵食品微生物群落的自发式构建。本文主要阐述了营养相互作用的概念、发生的机理以及研究方法体系,整理了传统发酵食品中微生物之间营养相互作用的研究进展,并提出了未来的研究方向。通过营养相互作用推动的传统发酵食品微生物群落的自发式构建有助于定向控制发酵过程中的微生物种类、提高生产效率和改善发酵质量。     

工业微生物：创新与突破专刊序言(2021)

工业微生物及其产品广泛用于工业、农业、医药等诸多领域,相关产业在国民经济中具有举足轻重的地位。高效的菌株是提高生产效率的核心,而先进发酵技术和仪器平台对充分开发菌株代谢潜能也很重要。近年来,工业微生物领域的研究取得了快速进展,人工智能、高效基因组编辑技术和合成生物学技术逐渐广泛使用,相关产业应用也在不断扩展。为进一步促进工业微生物在生物制造等领域的应用,《生物工程学报》特组织出版专刊,从微生物菌株的多样性和生理代谢、菌株改造技术、发酵过程优化和放大,高通量微液滴培养装备开发以及工业微生物应用等方面,分别阐述目前的研究进展,并展望未来的发展趋势,为促进工业微生物及生物制造等产业的发展奠定基础。     

基于高通量测序的宏基因组学技术在动物胃肠道微生物方面的研究进展

微生物在自然界普遍存在,且具有降解植物细胞壁的特殊功能。动物胃肠道寄生的微生物与宿主生长发育和机体代谢密切相关,可以帮助动物将植物源性物质转化为机体所需要的营养物质。基于高通量测序的宏基因组学技术和分析方法的改进,使人们对复杂环境中微生物的研究更加方便、透彻。而宏基因组学技术应用于动物胃肠道微生物的研究,则有助于挖掘胃肠道微生物基因库并筛选其中的功能基因。这不仅对动物生长发育调控、疾病预防等基础研究具有重要意义,而且在工业生产及食品安全等领域也发挥着重要作用。就基于高通量测序技术的宏基因组技术在动物胃肠道微生物分类、功能应用等方面的研究进行了梳理和综述,旨在为动物科学生产及微生物发酵等相关领域的研究工作提供科学指导。     

浓香型白酒大曲微生物群落结构研究进展

大曲通常作为发酵剂用于酿造传统中国白酒,其提供各类微生物菌系和酶系启动白酒发酵,影响白酒风味和独特风格。近年来,对大曲微生物群落结构的研究成为研究热点,研究人员对大曲微生物群落结构、基因功能和功能微生物等进行了广泛而深入的研究,对大曲微生物组成、变迁规律和功能的认识逐渐清晰。本文综述了浓香型大曲微生物群落结构分析方法、主要微生物组成、重要功能微生物和微生物溯源,为研究大曲微生物群落结构、优化大曲生产工艺和改善白酒品质提供一定的理论依据。