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。     

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。     

定点突变改变近平滑假丝酵母SCRⅡ催化苯乙酮衍生物底物谱

【目的】通过定点突变技术,改变近平滑假丝酵母短链羰基还原酶Ⅱ(SCRⅡ)催化苯乙酮衍生物的功能,为数种手性芳香醇的生产提供一种高效、安全的新型制备方法。【方法】通过氨基酸序列和蛋白结构比对的方法,选择SCRⅡ的底物结合域中关键氨基酸位点E228实施突变,构建相应的突变株Escherichia coliBL21/pET28a-E228S;以苯乙酮衍生物为底物,对突变株的酶活和生物转化功能进行了分析。【结果】酶活测定结果表明:突变株E.coli BL21/pET28a-E228S催化原始底物2-羟基苯乙酮的酶活仅为原始酶活的25%左右;而催化苯乙酮、4’-甲基苯乙酮、4’-氯苯乙酮的酶活是突变前的7-20倍。突变株E.coli BL21/pET28a-E228S生物转化2-羟基苯乙酮,获得产物(S)-苯基乙二醇的得率不超过10%,而以苯乙酮、4’-甲基苯乙酮、4’-氯苯乙酮为底物时,生物转化产物光学纯度维持在99%,得率高达80%以上。【结论】对底物结合域中的关键氨基酸实施突变,提高了SCRⅡ催化苯乙酮衍生物的底物广谱性,拓展了该酶的生物功能,为理性改造短链羰基还原酶的不对称还原催化功能和手性芳香醇的制备提供了新型途径。     

产β-葡萄糖苷酶菌株的筛选鉴定及其离子束诱变

利用经过改良的初筛培养基,以p-NPG为底物作为筛子,从葡萄园土壤及葡萄表皮中筛选到一株产β-葡萄糖苷酶酶活较高的茵株,经18S rDNA鉴定为黑曲霉.通过离子束注入技术对该茵株进行诱变,获得了一株高产β-葡萄糖苷酶诱变菌株H68,与原茵株相比,酶活提高了53%.     

解淀粉芽孢杆菌合成surfactin的发酵策略优化

Surfactin作为一种绿色生物表面活性素在多种领域均有潜在的应用价值,但是在生产过程中存在着泡沫难以控制的问题,阻碍了其实现工业化生产。因此在7L发酵罐水平探究了适合surfactin工业化生产的最佳发酵策略。研究结果表明,过量添加消泡剂会对微生物的生长造成不利影响而且会增加生产成本,以有机硅和大豆油为消泡剂时surfactin产量分别为1.42g/L和1.96g/L。通过改进发酵罐采用泡沫分离的发酵策略,不仅可以经济有效地解决泡沫难以控制的问题,而且可以实现surfactin的原位分离,surfactin产量为2.39g/L;基于泡沫分离式发酵,控制pH=7后surfactin产量提高至3.45g/L;又进一步通过控制DO≥20%后产量提高至5.07g/L。最后,将泡沫分离耦合pH、溶解氧控制及恒速补料,控制pH=7、DO≥20%、恒速流加速度1.39ml/min,可以将surfactin产量显著提高至6.04g/L,与添加消泡剂相比,产量提高了4.25倍。以上结果为surfactin的工业化生产提供了依据。     

郫县豆瓣发酵过程的微生物多样性及溯源分析

[目的] 解析郫县豆瓣及其酿造半成品-蚕豆醅与辣椒醅微生物多样性和来源,探究郫县豆瓣酿造过程风味化合物特征。[方法] 采用高通量测序法测定蚕豆醅、辣椒醅与混合醅（蚕豆醅-辣椒醅混合物,发酵成熟形成郫县豆瓣）在酿造过程中的微生物群落结构;利用高效气相质谱与高效液相色谱高通量检测蚕豆醅及辣椒醅中基础理化指标及挥发性、非挥发性风味化合物浓度;利用多种生物信息学分析方法对混合醅酿造微生物及风味化合物进行溯源。[结果] 微生物方面：44%–59%的混合醅细菌来源于辣椒醅,5%–22%的混合醅细菌来源于蚕豆醅,其他混合醅细菌来源未知。同时,42%–77%的混合醅真菌来源于辣椒醅,2%–18%的混合醅真菌来源于蚕豆醅,其他混合醅真菌来源未知。另外,16个细菌属由辣椒醅特异性贡献;2个细菌属及2个真菌属由蚕豆醅特异性贡献。化合物方面：1-辛烯-3醇（1-octen-3-ol）、苯乙醛（phenylacetaldehyde）、异丁醛（isobutyraldehyde）、苹果酸（malic acid）与糠醛（furfural）仅由蚕豆醅贡献。辣椒素（capsaicin）、3-甲基-1-丁醇（3-methyl-1-butanol）、已醇（hexanol）与异丁醇（isobutanol）仅由辣椒醅贡献。[结论] 郫县豆瓣发酵中大部分微生物来源于辣椒醅,大部分发酵底物（氨基酸及葡萄糖）来源于蚕豆醅。两种发酵半成品均特异性贡献微生物及风味化合物,形成郫县豆瓣的独特风味密码。     

mRNA翻译起始区二级结构优化提高(R)-羰基还原酶的表达及催化效率

为了提高近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis CCTCC M203011)的(R)-羰基还原酶在大肠杆菌中的表达水平及催化效率,对酶编码基因mRNA翻译起始区中+1～+78区进行二级结构的优化,并构建了相应的突变体。优化后mRNA翻译起始区的发夹结构明显减少,自由能显著下降(由原始的?9.5kcal/mol降至?5.0kcal/mol),使酶蛋白的表达水平及粗酶比活力分别比优化前提高了4～5倍和61.9%。在高底物浓度(5.0g/L2-羟基苯乙酮)下,优化突变株不对称转化效率较高,产物(R)-苯基乙二醇的光学纯度和产率分别为93.1%e.e.和81.8%,比优化前提高了27.5%和40.5%。研究结果表明:优化mRNA翻译起始区的二级结构,克服蛋白翻译启动的空间位阻,不仅能促进翻译的顺利进行,使目标蛋白得到高效表达,而且有利于蛋白空间结构的正确折叠,有效提高酶蛋白活力及生物催化功能。     

洋葱伯克霍尔德氏菌HMW DNA的制备及酶切研究

高质量粘粒基因组文库构建的关键是HMW DNA的长度至少为粘粒载体容量的10倍,通常粘粒载体的容量为30～50 kb,因此提取的HMW DNA应不小于500 kb.HMW DNA在制备时不能受到任何物理的剪切力,以免DNA断裂和损伤.利用琼脂糖凝胶包埋制备的DNA胶块经裂解和纯化后发现其DNA长度远大于500 kb,明显优于商品化试剂盒提取和酚抽提法.用BamHⅠ、Sau3AⅠ、XbaⅠ和HindⅢ对DNA胶块进行不完全酶切研究表明,构建文库常用的Sau3AⅠ并不适合胶块内酶切反应,而BamHⅠ酶切B.cepacia HMW-DNA效果较好,产生的DNA片段集中在20～50 kb之间,完全适合粘粒基因组文库的构建,为B.cepacia大插入片段基因组文库的构建以及功能基因组的研究奠定了良好的理论基础.     

近平滑假丝酵母(R)-专一性羰基还原酶基因的克隆与表达*

根据纯化得到的?-专一性羰基还原酶(rCR)蛋白质测序结果推导出的核苷酸序列设计引物,以筛选得到的近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)CCTCC M203011基因组为模板,通过PCR扩增目的片段,克隆后测序。核苷酸序列测定结果表明rcr基因全长1011bp,共编码336个氨基酸,分子量为35·9kD。将序列递交NCBI比对,与醇脱氢酶超家族成员序列同源性达99%。在大肠杆菌(Escherichia coli)JM109中表达rcr基因,重组     

不同微生物来源的加氧酶及其催化反应特征的研究进展

加氧酶作为一种氧化还原酶,可催化分子氧的氧原子与一大类有机化合物反应,被广泛应用于环保行业、美容保健行业、移植免疫过程、医药中间体的生产、资源开发利用、生态环境的生物修复、病虫害的防治等。本文综述了来源于真菌、细菌以及放线菌的加氧酶的研究进展,包括酶的性质、结构特点、催化机理及催化反应途径、应用等,并对微生物中加氧酶的研究前景进行了展望。