L-乳酸调控乳酸产生菌产物光学纯度的分析

发酵初期在米根霉菌发酵培养基中添加L-乳酸可以调控发酵产物乳酸的光学纯度。随着L-乳酸添加量的增加,所产L-乳酸的光学纯度随之增加,当L-乳酸的添加量≥1.5g/L时,D-乳酸不再产生。同时,L-乳酸的产量、生物量、糖转化率也随之降低。该调控方法对乳酸菌调控产L-乳酸光学纯度影响不大,对大肠杆菌发酵调控产D-乳酸光学纯度没有效果。     

芽孢杆菌P38中乳酸脱氢酶对其产L-乳酸光学纯度的影响

【目的】研究芽孢杆菌(Bacillus sp.) P38中乳酸脱氢酶对其产高光学纯L-乳酸(光学纯度>99%)的影响。【方法】全基因组测序显示在该菌中存在3个乳酸代谢关键酶,分别为L-乳酸脱氢酶(L-LDH)、D-乳酸脱氢酶(D-LDH)和苹果酸或L-乳酸脱氢酶(M/L-LDH)。通过将这3个酶进行异源表达、纯化与酶学特性分析,结合Native-PAGE、实时荧光定量PCR等方法,初步确定该菌高产光学纯L-乳酸的机理。【结果】Bacillus sp. P38中L-LDH对丙酮酸的催化活性(Kcat/Km值)最高,分别是D-LDH的2.9倍和M/L-LDH的4.3倍。其中M/L-LDH主要起L-LDH的功能。Native-PAGE实验中未检测到D-LDH活性。Bacillus sp. P38所有发酵阶段ldhL的转录水平均高于ldhD和ldhM/L。【结论】L-LDH是Bacillus sp. P38产高光学纯L-乳酸的主要关键酶。     

D-乳酸产生菌的研究进展

D-乳酸作为一种重要的工业有机酸,是许多手性物质的中间体,特别是高光学纯度D-乳酸因其可以提高聚乳酸材料的性能而广泛应用。微生物发酵法是目前D-乳酸的主要生产方法,而菌种在发酵生产中占有非常重要的地位,是决定整个生产过程的关键。就近几十年来产D-乳酸常用菌株、菌种进化、研究方法、存在问题及前景做一综述。     

微生物发酵法生产环磷酸腺苷研究进展

环磷酸腺苷(3',5'-cyclic adenosine monophosphate,cAMP)是普遍存在于生物机体内并起着十分重要作用的生理活性物质,称为第二信使。cAMP于1957年被首次发现报道,随后因为它在生命活动中的特殊地位和作用而被大量研究,外源性cAMP早在上世纪70年代就已开发成人类临床药物,在动物生产领域也有极大的潜在应用价值。目前已知临床用cAMP原料药全部由化学法合成。而微生物发酵法生产菌种则以节杆菌、枯草芽孢杆菌和酵母为代表;运用代谢调控机理和技术,用节杆菌发酵生产cAMP的产量据报道已达≥7.23 g/L,用枯草芽孢杆菌也已达到6~7g/L,而酵母作为典型的模式生物,虽然cAMP-PKA信号转导途径基础研究历史悠久,但发酵生产cAMP则近几年才有报道。目前,除了进一步改造菌株、优化发酵技术提高产量和解决分离提纯问题外,充分发挥微生物发酵法的潜力和优势、弥补化学法合成的不足,是赢得其产业化契机的关键。     

微生物发酵生产C_4二元羧酸研究进展

C4二元羧酸(苹果酸、延胡索酸和琥珀酸等)是TCA循环中重要的中间代谢产物,广泛用于食品、医药和化工等行业。由于市场潜在需求量巨大,微生物发酵法生产C4二元羧酸备受关注。从自然界筛选的微生物可以大量积累C4二元羧酸,但存在诸多问题。而利用模式微生物生产C4二元羧酸具有很多优势,已成为国内外的研究热点。从三个方面综述了C4二元羧酸的研究进展:利用自然筛选及改造的微生物生产C4二元羧酸,代谢工程改造模式微生物生产C4二元羧酸,C4二元羧酸的发酵生产的代谢调控。最后,提出了微生物发酵法生产C4二元羧酸今后要解决的问题和发展方向。     

微生物发酵法生产L-丝氨酸及L-半胱氨酸研究进展

L-丝氨酸及L-半胱氨酸在食品、医药和化妆品等行业有着广泛的应用,在植物和微生物中两者从头合成的前体物均为3-磷酸甘油酸。微生物发酵生产这两种氨基酸以其社会、经济及环境效益展现出良好的前景。针对近年来微生物发酵法生产L-丝氨酸及L-半胱氨酸的研究成果,本文综述了当前国内外学者在该领域研究的热点,即代谢途径及其调节、相关氨基酸的转运及运输、菌种及菌株改造、新菌种的开发等。最后结合当前生物技术的新发展,对今后的研究方向进行了展望。     

微生物发酵法生产L-色氨酸的代谢工程研究

L-色氨酸作为人体内的一种必需氨基酸,广泛应用于医药、食品与饲料等行业.工业上采用的色氨酸生产方法有化学合成法、转化法及微生物发酵法.近年来,随着代谢工程在色氨酸菌种选育中的成功运用,微生物发酵法逐渐成为主要的色氨酸生产方法.系统综述了微生物发酵法生产色氨酸所涉及的代谢工程策略,包括生物合成色氨酸的代谢调控机制以及途径...     

D-乳酸脱氢酶基因克隆及其表达

构建了一株产D ,L 乳酸的乳杆菌 (Lactobacillussp .)MD 1的基因文库。利用乳酸脱氢酶和丙酮酸裂解酶缺陷的EscherichiacoliFMJ1 4 4作为宿主 ,在厌氧条件下通过互补筛选获得乳酸脱氢酶基因 (ldh) ,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (Native PAGE)检测证明其阳性克隆表现出D 乳酸脱氢酶 (D LDH)活性。核酸序列分析表明 ,ldhD的ORF编码 331个氨基酸残基组成的蛋白质有两个保守区域 ,其中V1 47～D1 76 区是NADH的结合位点 ,R77～E1 0 7区据报道是酶的活性部位。该菌株D LDH和D羟基异己酸脱氢酶 (D HicDH)属于NADH依赖性脱氢酶家族 ,ldhD和其他乳杆菌属的ldhD及D HicDH基因和编码的氨基酸序列相似性较低 ,核酸序列相似性最高达 4 9 33% ,氨基酸序列相同性最高为 4 2 % ,是一个新的D 乳酸脱氢酶基因     

代谢工程改造酿酒酵母生产L-乳酸的研究进展

L-乳酸是一种重要的有机化合物,具有广泛的应用价值。微生物发酵法生产是当前L-乳酸的主要来源,但受限于精确的发酵条件、菌体产物耐受能力低及底物要求高等因素,导致L-乳酸供给不足且价格偏高。鉴于酿酒酵母利用廉价底物生产有价值物质方面的诸多优势,并随着分子生物学技术的发展,利用代谢工程改造酿酒酵母本身固有的代谢网络,使其高产L-乳酸已成为当前研究的热点。从L-乳酸的异源生产、关键途径改造及菌体生长能力恢复三个方面归纳了关于代谢工程改造酿酒酵母生产L-乳酸的研究进展。最后,指出了酿酒酵母异源生产L-乳酸存在的不足和今后研究的方向。     

D-乳酸生产菌菊糖芽孢乳杆菌来源的D-乳酸脱氢酶同工酶

【目的】菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)作为典型的同型发酵产D-乳酸的优势菌株,能够高效生产高纯度的D-乳酸。该菌株发酵受到多方面环境因素影响。糖代谢的关键酶例如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶以及乳酸脱氢酶均为由葡萄糖代谢成为乳酸的关键酶,该菌中相关代谢酶的研究是发酵调控至关重要的基础。分析S.inulinus的基因组表明有3个推测为D-乳酸脱氢酶的基因,其中已有报道研究了1个双功能蛋白[bifunctional protein(BP)]。本研究分别克隆并解析了另2个D-乳酸脱氢酶同工酶的性质。【方法】本研究以S.inulinus Y2-8基因组DNA为模板,克隆得到2个D-ldh基因(dldh、dhdh),经测序分别为D-乳酸脱氢酶[D-lactic acid dehydrogenase(DLDH)]和D-羟基酸脱氢酶[D-isomer specific 2-hydroxyacid dehydrogenase(DHDH)]的基因。构建的重组菌表达蛋白DLDH,DHDH均具有催化丙酮酸生成D-乳酸的功能。【结果】重组菌表达的蛋白经镍柱亲和层析达到电泳纯。SDS-PAGE分析表明DLDH的表观分子量为37 k Da,DHDH的表观分子量为39 k Da。此外,DLDH以丙酮酸为底物时Km值为(0.58±0.04)mmol/L,对底物有较高的亲和力,最适反应温度为35°C,最适p H为6.5;而DHDH以丙酮酸为底物时Km值为(1.70±0.08)mmol/L最适反应温度为30°C,最适p H为7.5。另有报道的BP以丙酮酸为底物时Km值为(3.40±0.02)mmol/L,最适反应温度为30°C,最适p H为5.5。【结论】根据对底物丙酮酸的亲和力,最适温度及最适p H,推测DLDH是乳酸发酵中产D-乳酸的主导催化剂。结合相关酶学性质的分析可为今后的发酵调控提供理论依据。     

微生物发酵法生产高分子量透明质酸的研究进展

透明质酸是一种线性大分子黏多糖,分子量定义其流变性能,影响生理反应,并决定合适的用途。传统研究通过优化发酵提高透明质酸的产量已取得显著成效,近年来,研究重点逐渐转向如何提高透明质酸产品的分子量。目前,高分子量透明质酸具有良好的黏弹性、保湿性、黏附性,在医药中的应用是中、低分子量透明质酸不可替代的。概述了透明质酸分子量的调控机制,以及利用微生物发酵法生产高分子量透明质酸的研究进展,并对其发展方向进行了展望。     

粘质沙雷氏菌发酵生产D-乳酸的研究

本文对粘质沙雷氏菌发酵生产D-乳酸进行了研究。以粘质沙雷氏菌G1(Serratia marcescens G1)为出发菌种,摇瓶试验确定了发酵培养方式:前12 h为菌体生长阶段,有氧培养,温度28℃,pH值7.0;后36 h为D-乳酸合成积累阶段,无氧培养,温度44℃,pH值6.0。且发现使用葡萄糖为碳源时更有利于D-乳酸的合成积累。采用缺失2,3-丁二醇合成能力的基因工程菌株R1为出发株,经筛选后得到耐受较高浓度乳酸盐的菌株R150,以R150为发酵菌种,在3.7 L发酵罐上采用两阶段发酵法,并通过增加起始菌体浓度的方法,发酵生成的D-乳酸浓度达到83.5 g/L,光学纯度达到98.9%。本研究成果为使用粘质沙雷氏菌发酵生产D-乳酸的深入研究打下了基础。     

Folic Acid Production by Engineered Ashbya gossypii

Folic acid (vitamin B₉) is the common name of a number of chemically related compounds (folates), which play a central role as cofactors in one-carbon transfer reactions. Folates are involved in the biosynthesis and metabolism of nucleotides and amino acids, as well as supplying methyl groups to a broad range of substrates, such as hormones, DNA, proteins, and lipids, as part of the methyl cycle. Humans and animals cannot synthesize folic acid and, therefore, need them in the diet. Folic acid deficiency is an important and underestimated problem of micronutrient malnutrition affecting billions of people worldwide. Therefore, the addition of folic acid as food additive has become mandatory in many countries thus contributing to a growing demand of the vitamin. At present, folic acid is exclusively produced by chemical synthesis despite its associated environmental burdens. In this work, we have metabolically engineered the industrial fungus Ashbya gossypii in order to explore its potential as a natural producer of folic acid. Overexpression of FOL genes greatly enhanced the synthesis of folates and identified GTP cyclohydrolase I as the limiting step. Metabolic flux redirection from competing pathways also stimulated folic acid production. Finally, combinatorial engineering synergistically increased the production of different bioactive forms of the folic vitamin. Overall, strains were constructed which produce 146-fold (6595 µg/L) more vitamin than the wild-type and by far represents the highest yield reported.     

Microbial Production of Optically Pure l-Iditol by Yeast Strains

Several yeast strains belonging to genus Candida were found to selectively hydrogenate l-sorbose with enantiomeric specificity, yielding optically pure l-iditol in the culture broth. The most active strain, isolated from a commercial lemon, was identified as Candida intermedia, which produced 50 g of l-iditol per liter from 150 g of l-sorbose per liter during a 5-day fermentation period (35% yield).     

菊糖芽孢乳杆菌DS2-18中试规模的D-乳酸发酵研究

研究了菊糖芽孢乳杆茵DS2的突变株DS2-18在中试规模的D-乳酸发酵.在容积为300L自控发酵罐中,DS2-18茵在合适的发酵条件下,即培养基组成(g/L):葡萄糖120,玉米浆8,蛋白胨6,豆粕水解液100,接种量8%(v/v),发酵温度40℃,以轻质碳酸钙作为中和剂调pH 5～6,发酵期间交替不通气和通气,发酵6...     

解淀粉乳酸细菌在L-乳酸发酵生产中的应用

对解淀粉乳酸细菌及其产生的淀粉酶和发酵工艺等方面的国内外研究现状进行了综述。解淀粉乳酸细菌具有分泌淀粉酶的能力,可免去原料水解处理工序直接发酵淀粉质原料生产乳酸,可以简化生产工艺,并可节约设备投资,进而降低生产成本。解淀粉乳酸细菌主要分离自传统发酵食品,也可从有机废弃物和厨余垃圾中分离得到。介绍了解淀粉乳酸细菌直接利用淀粉质原料的机理,比较了解淀粉乳酸菌发酵生产L-乳酸的工艺。提出通过诱变育种和基因工程育种等方法获得更加高效的解淀粉乳酸细菌,并结合先进的发酵、分离技术来提高乳酸生产效率。     

微生物发酵产木聚糖酶研究进展

木聚糖是植物半纤维素的主要成分,是自然界中仅次于纤维素的可再生资源。木聚糖酶是一类重要的木糖苷键水解酶酶系,可将木聚糖逐次降解为低聚木糖及木糖,在饲料、造纸、食品和生物转化等行业应用广泛。目前利用微生物发酵生产木聚糖酶的研究很多,菌种涉及到细菌、真菌等,其发酵生产木聚糖酶的工艺、产量及特性也各有不同,对此进行了综述,并展望了木聚糖酶发酵生产的研究方向。     

微生物发酵琥珀酸的研究进展

琥珀酸是一种重要的C_4平台化合物,生物基琥珀酸可作为合成大宗化学品的起始原料,在食品、医药、表面活性剂、洗涤剂、绿色溶剂、生物可降解塑料和动植物生长刺激物剂领域有广泛的应用前景。从可再生原料出发,发酵过程固定CO_2,使得微生物发酵生产琥珀酸具有良好的环境优势,成为近年研究的热点。围绕微生物发酵法生产琥珀酸迫切需要解决的主要问题,综述了国内外对琥珀酸生产菌的选育、其代谢机理与产酸条件、发酵过程工艺、产品提取等方面的研究现状。