大曲来源淀粉利用型乳酸菌的筛选及其淀粉利用特性

【背景】乳酸菌是面包、馒头等发酵食品中的重要功能微生物,对改善质地和风味均具有重要作用。淀粉利用能力高的乳酸菌,因其能够在生面粉中更好地定殖而具有重要的应用价值。【目的】筛选获得淀粉水解型乳酸菌并研究其淀粉利用特性。【方法】以浓香型白酒大曲为筛选源,采用淀粉基质碳源对大曲中乳酸菌进行定向富集,结合淀粉发酵能力筛选高淀粉利用能力菌株,并对筛选得到的优良菌株展开淀粉酶表达及其酶活力研究。【结果】以贮存3-6个月的大曲为优秀筛选源,以生面糊传代富集方法可较快筛选出具有良好淀粉利用能力的乳杆菌,主要物种为植物乳杆菌和类食品乳杆菌。对其中一株具有淀粉利用能力的类食品乳杆菌LBM12001的淀粉水解特征和淀粉酶活力展开研究,该菌株淀粉水解能力达10 g/L,并且其在面糊中具有良好的定殖能力;酶活力测定表明,其α-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶为胞外酶;麦芽糖淀粉酶水解淀粉的最适pH值为3.5,比酶活为1 240 U/mg。【结论】建立起从我国传统白酒发酵大曲中高效筛选淀粉水解型乳酸菌的富集筛选方法,以及菌株的水解能力评价方法,获得的胞外麦芽糖淀粉酶分泌型乳杆菌在酸面团、馒头等需进行生面粉发酵食品的生产中具有重要应用前景。     

基于窖泥微生物相对定量与绝对定量联用的窖泥老熟特征分析

[目的] 基于传统的相对定量法,在总DNA提取过程中加入内标菌,探索不同老熟程度下窖泥微生物菌群组成特征。[方法] 通过添加外源菌丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）作为内标菌,利用16S rRNA基因扩增子测序技术,基于相对丰度与绝对丰度解析不同老熟程度窖泥内的菌群结构和理化差异。[结果] 相对定量分析表明,随着窖泥老熟,窖泥微生物群落的多样性增加,己酸菌属（Caproiciproducens）、甲烷杆菌属（Methanobacterium）、甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）和互营单胞菌属（Syntrophomonas）等菌的相对丰度显著增高。结合绝对丰度分析,老熟窖泥内的生物量分别是新窖泥与趋老熟窖泥的600倍与28倍。不同于相对定量分析,乳杆菌属（Lactobacillus）的绝对丰度在老熟窖泥内并未降低,为新窖泥的20倍。己酸菌属在老窖泥中的绝对丰度为新窖泥的25000倍;其他功能微生物包括甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）、互营单胞菌属的绝对丰度也随着窖龄的增加而显著增加。菌群结构的绝对定量动态分析表明,新窖泥转变为老熟窖泥的过程是一个菌群组成多样性不断提高、生物量也逐步增加的过程,老窖泥中己酸菌属、互营单胞菌属、多种甲烷菌等微生物绝对量的增加,推测对降低窖泥内的乳酸含量和形成窖泥稳态环境具有重要作用。[结论] 绝对定量方法的引入,可观测不同窖龄窖泥微生物生物量的差异,解析不同老熟阶段窖泥功能微生物绝对丰度的动态变化,为窖泥菌群结构和代谢功能的定量化和因果关系研究提供了新的策略。     

窖泥优势拟杆菌纲微生物Petrimonas sulfuriphila的分离及其功能解析

[目的]筛选窖泥中尚未被纯培养的高丰度拟杆菌纲微生物,并在纯培养菌株层面和共培养层面探究其生理代谢特征及生态学功能。[方法]采用传代培养提高窖泥拟杆菌纲微生物的相对丰度,在此基础上进行筛菌实验,并通过发酵实验解析主体拟杆菌的代谢特征及其与主体己酸菌的相互作用关系。[结果]成功筛选到Petrimonas sulfuriphila LBM11005,该菌的主要代谢产物为乙酸和丙酸,且葡萄糖能促进该菌的生长。无论是否存在底物竞争效应,P. sulfuriphila LBM11005均能与窖泥主体己酸菌Caproicibacterium sp. LBM19010在代谢物水平上发生相互作用,表现为后者可以利用前者的代谢产物丙酸进行碳链延伸,产生新的奇数碳脂肪酸——戊酸和庚酸。[结论]探明了窖泥主体拟杆菌纲微生物P. sulfuriphila LBM11005的基本生理代谢特征,且该菌与主体己酸菌相互作用,贡献于更长碳链奇数碳脂肪酸的合成。     

微生物分解代谢物控制蛋白CcpA的研究进展

碳分解代谢物阻遏（carbon catabolite repression, CCR）是指微生物在混合碳源发酵时优先利用速效碳源（通常为葡萄糖）,且该碳源的代谢产物会抑制其他非速效碳源代谢相关的基因表达和蛋白活性,从而影响非速效碳源利用的现象。在低GC含量革兰氏阳性菌中,CCR效应的关键调控因子为分解代谢物控制蛋白CcpA（catabolite control protein A）.该调控蛋白具有多效性功能,除参与CCR外,还与中心碳、氮代谢的调控、生物被膜的形成和毒性基因的表达等多种生删过程相关。综述厂近年来有关CcpA蛋白的功能、作用机制及分子结构的研究进展。     

克氏梭菌硫解酶的鉴定及其功能研究

【目的】硫解酶是梭菌属微生物合成短中链脂肪酸的关键酶。克氏梭菌(Clostridium kluyveri)具有3个高度同源的硫解酶编码基因,对这3个基因的功能鉴定是解析克氏梭菌高己酸合成能力的关键。【方法】通过发酵动力学分析确定克氏梭菌的己酸和丁酸生成动力学特征;转录组测序结合反转录-荧光定量RCR分析克氏梭菌3个硫解酶编码基因的表达水平和时序表达特征;在大肠杆菌中异源表达这3个硫解酶,并对其硫解酶动力学参数进行测定。【结果】克氏梭菌生成丁酸、己酸、辛酸,其中己酸为主要代谢产物;转录组数据显示,在乙酸消耗完全之前,thlA1基因维持恒定表达,thlA2基因表达时序上调,thlA3基因表达时序下调,转录组测序表明3个硫解酶编码基因均具有较高水平的转录活性,thlA2和thlA3的最高表达量分别约为thlA1的29%和43%;硫解酶动力学参数测定结果表明,克氏梭菌3个硫解酶对于四碳底物均显示出相似的底物亲和力(K_m),但ThlA1对四碳底物的催化效率(k_(cat)/K_m)略低于ThlA2和ThlA3。【结论】克氏梭菌的3个硫解酶均具有催化活性,在克氏梭菌体内均呈活跃表达,表明克氏梭菌拥有3个具有催化活性的硫解酶,这为后续深入研究克氏梭菌己酸合成机理奠定了基础。     

重组4-甲基苯酚消减乳酸菌的构建及其在白酒酿造体系中的功能

【背景】4-甲基苯酚是众多发酵食品中的异嗅味物质,阈值较低,如白酒中百万分之一的4-甲基苯酚即可对白酒风味造成不利影响。【目的】构建能消减4-甲基苯酚的乳酸菌菌株,探索其在白酒酿造中的应用潜力。【方法】将来源于谷氨酸棒杆菌的4-甲基苯基磷酸酯合成酶编码基因creI与creH在短乳杆菌中表达,探究过表达菌株对白酒酿造体系中4-甲基苯酚的消减能力。【结果】creIH过表达菌株在液体培养基中可有效消减4-甲基苯酚,消减能力达2 130μg/L;在模拟白酒固态酿造体系中,creIH过表达菌株消减4-甲基苯酚的能力达530μg/kg,消减率为37.9%。【结论】首次构建了4-甲基苯酚的消减乳酸菌菌株,为白酒酿造体系中4-甲基苯酚的消减提供了新的策略。     

GPR35受体香豆素类激动剂三维定量构效关系研究

本实验采用比较分子力场分析法(Co MFA)和比较分子相似性指数分析法(Co MSIA)建立GPR35受体香豆素类激动活性的三维定量构效关系(3D-QSAR)模型,以确定该类激动剂的分子结构与其生物活性之间的定量关系。在预测半数有效浓度(EC_(50))的Co MFA模型中,训练集抽一法(LOO)交叉验证系数q~2=0.559,非交叉验证系数r~2=0.887,标准偏差SE=0.382;在Co MSIA模型中,训练集抽一法交叉验证系数q~2=0.627,非交叉验证系数r~2=0.915,标准偏差SE=0.365。在预测半数抑制浓度(IC_(50))的Co MFA模型中,训练集抽一法交叉验证系数q~2=0.600,非交叉验证系数r~2=0.903,标准偏差SE=0.375;在Co MSIA模型中,训练集抽一法交叉验证系数q~2=0.566,非交叉验证系数r~2=0.914,标准偏差SE=0.378。EC_(50)和IC_(50)的两个3D-QSAR模型预测结果同实验数据基本一致,说明模型的预测能力较好。本实验根据模型预测结果,对配体分子的结构进行分析,为获得具有更高活性的配体分子提供理论依据。     

利用Pseudonocardia sp.微生物转化制备骨化醇类化合物

【背景】近年来骨化醇类化合物(活性维生素D及其类似物)在肿瘤治疗、免疫调节中的作用逐渐被发现,药用价值显著,但目前化学合成法制备困难,因此高效制备骨化醇类化合物成为研究热点。【目的】利用假诺卡氏菌(Pseudonocardiasp.)转化骨化醇类底物分子并提高转化率。【方法】从化学合成方法常用的原料及中间体中筛选能被有效转化的底物分子,利用单因素及正交试验对转化条件进行优化。【结果】筛选到阿法骨化醇(Alfacalcidol,1α-(OH)VD3)、艾地骨化醇中间体(Eldecalcitolintermediate, AD-M07)、帕立骨化醇中间体(Paricalcitol intermediate,PC-M07) 3种底物分子,分别被转化为骨化三醇(Calcitriol,1α,25(OH)2VD3)、艾地骨化醇中间体(Eldecalcitol intermediate,AD-M08)、帕立骨化醇(Paricalcitol,PC)。确定最优转化条件:蛋白胨20.0 g/L,葡萄糖15.0 g/L,部分甲基化的β-环糊精(PMCD) 0.5%(质量体积比),转化温度25-30°C,接种量5%-10%(体积比),转化时间72、72、96 h,底物浓度1.2、0.6、0.6mg/mL,初始pH6.0-8.0。在此条件下3种底物的最高转化率分别达到85%、96%、75%。【结论】通过转化条件的优化3种产物的转化率大幅提高,为更加快速高效地利用微生物转化法制备骨化醇类化合物提供参考。     

厌氧产酸菌群培养技术在窖泥质量快速检测中的应用

【背景】窖泥质量决定了浓香型白酒品质的高低,窖泥中的产酸功能菌群显著影响着窖泥的质量及对应的浓香型白酒品质,但目前对窖泥质量的评价尚缺乏明确和完善的标准。【目的】建立一种快速、准确评价窖泥质量的方法,解析窖泥中参与己酸合成的重要微生物。【方法】通过窖泥产酸菌群培养和产酸代谢特征研究,构建厌氧产酸菌群发酵体系,根据窖泥中厌氧菌的己酸合成能力来评价相应窖泥的质量;利用高通量测序技术分析可培养发酵体系中产己酸功能微生物的群落组成。【结果】葡萄糖碳源相比乳酸碳源可以更有效地富集窖泥中的产己酸菌群;采用毫升级别发酵体系、对窖底泥进行多点取样,产酸菌群发酵代谢产物稳定期的己酸产量、己酸/丁酸值可较准确地评价不同窖泥的质量。16S rRNA基因测序结果表明,利用产酸菌群培养方法可以有效地富集未培养产己酸细菌(Uncultured bacterium Caproiciproducens)。【结论】基于产酸菌群培养的窖泥微生物发酵体系可用于实际生产中快速、准确地评价窖泥质量,并为窖泥微生物己酸合成代谢机制的研究提供参考。     

中国传统发酵食品微生物组研究进展

传统发酵食品风味独特、营养丰富,多采用自然接种方式进行生产,部分类型的生产技艺已具有数千年的历史。近年来应用新技术手段对传统发酵食品发酵过程进行的研究表明,传统发酵食品微生物组具有丰富的科学内涵和重要的应用价值。本文就我国传统发酵食品微生物组的基本特征、研究进展和发展方向进行了简要的评述。