基于转录组学分析的丙酸钙对酿酒酵母的抑菌机制

【背景】丙酸钙作为在面包等食品中添加的防腐剂,具有一定的抑菌作用,但目前对其的研究大多聚焦于生化、群体层次。【目的】在分子水平上探究丙酸钙对酵母起抑菌作用的机制。【方法】取实验组和对照组中对数生长期的耐高糖酵母BH1进行转录组测序及分析,并进行实时荧光定量PCR验证。【结果】与6 h对照组(无丙酸钙处理;Control Group,CG)相比,6 h实验组(丙酸钙处理2 h;Calcium Propionate 2 h Group,CP2G)中有1438个差异表达基因,其中643个基因上调,795个基因下调。然而与4 h实验组(丙酸钙处理0h;Calcium Propionate 0h Group,CP0G)相比,CP2G中共有1921个差异表达基因,其中1438个基因上调,483个基因下调。差异表达基因涉及MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)信号途径、细胞周期途径及减数分裂途径等多条途径,细胞壁合成过程也受到影响。【结论】探究了丙酸钙对酵母产生抑菌作用的分子机制,为进一步揭示丙酸钙的抑菌作用机理提供了理论基础。     

表面活性剂对林可霉素发酵生产的影响

在林可霉素发酵过程中,当向培养基中加入表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、吐温80(Tween 80)和曲拉通(Triton X-100)时,林可霉素的产量受到较大影响。本研究应用响应面设计法(Response surface design)对表面活性剂的配比进行了优化,得到的优化配比为:十二烷基磺酸钠为31.13 mg/100 mL,吐温80为51.97 mg/100 mL,曲拉通为16.9 mg/100 mL。将该优化配比应用于林可霉素发酵,产量提高了36.67%。     

益智仁对多刺裸腹蚤的生物学效应--一种延缓衰老药物的筛选实验

以多刺裸腹蚤为动物筛选模型,从药效学方面研究了益智仁提取液对多刺裸腹蚤的生命力和寿命的影响。实验结果表明：0.25％的益智仁提取液使多刺裸腹蚤的体长增加为2．37mm;产仔时间提前了2天;繁殖代数为12代;平均寿命延长了71.11％。充分显示出益智仁对多刺裸腹蚤的生长发育、繁殖和寿命方面都有较为显著的促进作用。     

玉米浆对林可链霉菌的代谢特性及形态的动态影响

菌丝形态的定量计算表明,添加玉米浆后,菌团核心面积、菌丝面积、圆形因子和边缘菌丝密度等形态学参数均呈上升趋势,菌丝形态得到明显改善,中后期和后期的平均比生长速率增大,菌体的维持代谢和次级代谢保持在较高较稳定水平,有效解决了中后期及后期林可链霉菌的比生长速率为负及林可霉素产量的增长幅度很小的问题。     

林可霉素生物合成过程中后期的调控研究

在用林可链霉菌发酵生产林可霉素的过程中,采用FUS-50L多参数全自动发酵罐,通过在线参数、离线参数等的关联分析,发现中后期的调控非常关键.从80h开始补入适量的玉米浆和碳酸钙,可增加三羧酸循环的通量,强化菌体的维持代谢和次级代谢,184h时,发酵液的生物效价由4792 μg/mL(原工艺)增加到7543 μg/mL,(优化工艺);同时,结合生产实际,将50L罐的优化实验结果应用到60 t生产罐实验,184 h时,发酵液的生物效价由4536 μg/mL(原工艺)增加到6582 μg/mL(优化工艺).有效解决了生产后期生物效价增幅很小的问题.     

在林可霉素生物合成过程中铵离子调控作用的酶学研究

在FUS-50L发酵罐内,用林可链霉菌发酵生产林可霉素。研究发现,NH4^＋对林可霉素发酵过程具有显著的调控效应：补入硫酸铵前,发酵液中的NH4^＋浓度由3．0mmol／L消耗至1．0mmol／L以下的控制过程非常关键,这样可能使林可霉素合成酶大量合成,同时,解除了NH4^＋对谷氨酰合成酶（GS）的阻遏效应;20～24h,尽可能提高硫酸铵的平均补入速率,但最高NH4^＋的瞬时浓度应控制在19．0mmol／L以下,一方面可缩短生物量的积累时间,另一方面可避免过高浓度的NH4^＋对GS的抑制作用;24h后逐渐降低NH4^＋的平均补入速率,使主代谢流转入次级代谢;在发酵中期和后期,应将最低NH4^＋浓度控制在3．0～4．0mmol／L的范围内,避免铵离子对GS的阻遏效应,GS比活力与林可霉素的产量呈正相关关系。最终建立了动态的硫酸铵补加工艺。     

6种细菌菌数测定培养基的优化

考察平板计数琼脂(PCA)中不同来源的酵母浸粉对6种细菌总数测定的影响,并对培养基中酵母浸粉和胰蛋白胨的配比及含量进行了优化。优化后的培养基组分为胰蛋白胨3.0 g·L-1,酵母浸粉3.0 g·L-1,葡萄糖1.0 g·L-1,琼脂15.0 g·L-1。与市售平板计数琼脂相比,能检出的细菌总数提高6.9%。     

温度对丙酮酸生物合成动力学、能荷和氧化 还原度的影响

在光滑球拟酵母（Torulopsis glabrata 620）生产丙酮酸的过程中,温度对丙酮酸生物合成有着重要的影响。考察了不同发酵温度下基质消耗、细胞生长、丙酮酸合成及能荷水平和氧化还原度等方面的差异。在恒温发酵中,维持较高的发酵温度可以增强糖耗,促进菌体生长,加速丙酮酸积累,但前期胞内能荷水平较高,菌体消耗较多葡萄糖合成菌体,后续产酸能力不足,导致丙酮酸得率降低;维持较低的发酵温度可以在发酵后期提供稳定的产酸能力,但菌体代谢缓慢,后期胞内NADH/NAD⁺水平较高,丙酮酸生产强度降低。因此仅仅采取单一的温度控制策略很难达到丙酮酸高产量、高产率和高生产强度的统一。     

温度对丙酮酸生物合成动力学、能荷和氧化-还原度的影响

在光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata620)生产丙酮酸的过程中,温度对丙酮酸生物合成有着重要的影响。考察了不同发酵温度下基质消耗、细胞生长、丙酮酸合成及能荷水平和氧化-还原度等方面的差异。在恒温发酵中,维持较高的发酵温度可以增强糖耗,促进菌体生长,加速丙酮酸积累,但前期胞内能荷水平较高,菌体消耗较多葡萄糖合成菌体,后续产酸能力不足,导致丙酮酸得率降低;维持较低的发酵温度可以在发酵后期提供稳定的产酸能力,但菌体代谢缓慢,后期胞内NADH/NAD 水平较高,丙酮酸生产强度降低。因此仅仅采取单一的温度控制策略很难达到丙酮酸高产量、高产率和高生产强度的统一。     

基于BP神经网络和遗传算法的面包酵母高密度发酵培养基优化

为实现面包酵母的高密度发酵培养,构建一个BP神经网络模型,用于回归面包酵母高密度发酵培养基中显著影响因子与菌体密度之间的非线性关系,并在此基础上结合遗传算法进对此模型进行全局寻优,得到关键因子最佳浓度分别为:葡萄糖52.3 g/L,酵母浸出粉10.4 g/L,(NH4)2SO41.9 g/L.采用此优化配方进行摇瓶培养,所得菌体密度为3.95×108个/mL,比对照提高了61.2％.结果证实了人工神经网络的模拟和预测功能在微生物培养基优化方面有一定应用价值.