鼠李糖脂生物表面活性剂的研究进展

鼠李糖脂是一种重要的生物表面活性剂。综述了鼠李糖脂生物表面活性剂的化学结构、特性、生理学功能及其发酵生产,特别讨论了利用廉价原料——工农业的废物,如植物油废渣等来生产鼠李糖脂,其不仅可降低生产成本,还能减少工农业废渣对环境的污染,降低其处理费用。     

基因工程微生物合成鼠李糖脂表面活性剂的研究进展

鼠李糖脂是一类重要的生物表面活性剂。相比于化学合成的表面活性剂,其具有更优秀的理化性质及环境友好等特点,被广泛应用于微生物采油、环境污染修复等工程中。目前,鼠李糖脂的工业生产主要采用铜绿假单胞菌这一具有致病性的天然合成菌株,与此同时,受菌株遗传背景的限制,优化发酵过程等方法在产量提升方面遇到了一些瓶颈问题。利用基因工程方法对菌株进行改良有望进一步提高鼠李糖脂生产的安全性、产量、产物性能等多项指标,因此受到了越来越广泛的关注。本文综述了近年来利用基因工程方法优化鼠李糖脂生物合成的最新进展,讨论了异源合成、代谢通路改造、基因表达优化、蛋白质工程、底盘工程等多种策略的应用,并展望了一系列可行的研究方向。     

固定化细胞合成生物表面活性剂鼠李糖脂的研究

从石油受污环境中分离筛选得到一株高产鼠李糖脂(rhamnolipid,RL)的假单胞菌(Pseudomonas sp.)B3。在游离细胞合成鼠李糖脂的基础上,应用包埋与交联相结合的复合固定化方法制备出性能优良的固定化细胞。以二次回归方程预测模型为基础,对发酵条件进行优化,得到B3固定化细胞合成RL的最优条件为:接种量15%,初始pH 7.0,合成温度38℃,120r·min-1振荡培养100h,RL的产量达到4 843.25mg·L-1,比游离细胞提高56.42%。制备的固定化细胞连续使用3个发酵周期,RL的产量均保持在4 517.75mg·L-1以上,说明B3固定化细胞具有用于连续发酵合成RL的可行性。     

生物表面活性剂鼠李糖脂对甘蔗黑穗病菌的体外抗菌活性

【背景】甘蔗黑穗病是一种主要的甘蔗病害,易造成甘蔗严重减产;鼠李糖脂是一种生物表面活性剂,可作为多种植物真菌病害的抑菌剂。【目的】研究生物表面活性剂鼠李糖脂对甘蔗黑穗病菌的体外抗菌活性及初步的抗菌机理。【方法】采用甘蔗黑穗病冬孢子萌发试验研究鼠李糖脂对甘蔗黑穗病冬孢子的抗菌作用。采用菌丝生长速率法和菌丝干重法对鼠李糖脂的体外抑菌试验进行检测;通过菌丝电导率的变化研究鼠李糖脂对甘蔗黑穗病菌细胞膜通透性的影响。【结果】鼠李糖脂能显著抑制甘蔗黑穗病菌孢子萌发,其中2.0 g/L鼠李糖脂对甘蔗黑穗病冬孢子萌发的抑制效果最好,抑制率达45.03%。鼠李糖脂能显著抑制甘蔗黑穗病菌双核菌丝体、单胞菌a和单胞菌b的生长。鼠李糖脂能使甘蔗黑穗病单胞菌细胞膜透性增加,与对照相比,2.0 g/L鼠李糖脂处理甘蔗黑穗病双核菌丝体0.5min后电导率升高了约9倍,处理单胞菌a30min后电导率提高了94.23%;0.1g/L鼠李糖脂处理甘蔗黑穗病单胞菌b30min后电导率升高了54.49%,随着浓度的增加,各处理电导率升高显著。【结论】鼠李糖脂对甘蔗黑穗病菌有良好的抗菌作用,有望为甘蔗黑穗病的防治提供新方法。     

鼠李糖脂的表面化学和生物合成及其在垃圾堆肥中的应用展望

鼠李糖脂是生物表面活性剂中一类非常重要而应用广泛的微生物发酵产物,在环境污染修复中需求量越来越多。针对近十年来国内外对鼠李糖脂生物表面活性剂的研究,较系统地总结了其化学结构、性质、生物合成机理及产量调节方法,及大规模生产鼠李糖脂的基础研究工作,并对其在城市生活垃圾堆肥中的应用做了展望。     

微生物合成鼠李糖脂的高产优化策略研究进展

鼠李糖脂是当前研究和应用最热门的生物表面活性剂之一,广泛应用于石油开采、环境修复、农业等领域.与化学表面活性剂相比,鼠李糖脂较低的合成产量导致其生产成本相对较高,限制了鼠李糖脂的大规模推广应用.因此,开展鼠李糖脂的高产优化调控研究,对于推动鼠李糖脂的研究与应用具有重要意义.本文简要介绍了鼠李糖脂的生物合成与影响因素;重...     

鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响

目的:研究鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响.方法:通过测定生物量和观察菌株表面来研究鼠李糖脂对菌株的影响;通过正交实验设计,确定石油烃降解率影响因素.通过石油烃降解率的测定,探讨鼠李糖脂与H2O2深度氧化协同作用对微生物降解石油烃的影响.结果:菌株对石油烃的降解率达53%,在相同条件下,添加鼠李糖脂的石油烃降解率提高了12%-20%.添加鼠李糖脂后菌株的生物量明显增多,菌株细胞表面疏水.正交设计表明,影响石油烃降解的主导因子是培养温度,其次是培养时间和鼠李糖脂的添加量.正交设计得到最佳组合为A3B2C1,即培养时间为7d;温度为35℃,鼠李糖脂浓度为60mg/L.3个因素的最佳组合下,石油烃降解率为82%.加入200 mg/L的H2O2时,降解率从82%提高到97%.结论:鼠李糖脂能促进菌株的生长.鼠李糖脂与H2O2深度氧化协同作用有助于微生物对石油烃类污染物降解效率的提高.     

蔗糖酯和鼠李糖脂对水果贮藏保鲜的作用

蔗糖脂肪酸酯和生物表面活性剂鼠李糖脂经复配后的保鲜剂对苹果、梨和芦柑具有明显降低腐烂率、干耗率和呼吸速率及延长贮藏期的作用,果实的硬度也较好。     

鼠李糖脂粗提物对植物病原真菌的抑菌作用

生物表面活性剂对植物真菌病害的防控效应受到广泛关注.鼠李糖脂是由铜绿假单胞菌合成的一种阴离子生物表面活性剂,作为植物病原真菌抑制剂的开发潜力较大,但目前对其抑菌谱和抑菌能力还缺乏全面的评价.本研究收集了 29种常见的植物病原真菌,依据真菌Ainsworth系统分类法评价不同分类地位的病原真菌对鼠李糖脂抑制作用的敏感性....     

废弃食用油脂生物合成鼠李糖脂研究进展

碳源的成本过高限制了鼠李糖脂的工业化生产及应用,废弃食用油脂作为一种廉价易得的碳源,越来越多的研究者开始关注用它发酵生产鼠李糖脂.废弃食用油脂的种类、投加量对鼠李糖脂的产量、结构、性质均会产生影响,目前研究中用废弃食用油脂作碳源,鼠李糖脂产量最高可达24.61g/L、表面张力最低达到24mN/m、产物CMC最低可达40.19mg/L.此外,本文还总结了菌株、氮源、微量元素、pH、溶氧及培养方式等因素对废弃食用油脂生产鼠李糖脂的影响,并展望了利用废弃食用油脂生产鼠李糖脂实现产业化的重点研究方向.     

产顺,顺-粘康酸细胞工厂的构建与优化

顺,顺-粘康酸是重要的平台化学品。目前,生物合成顺,顺-粘康酸还缺乏高性能菌株,已报道的主要工程菌株不仅需要诱导表达,遗传不稳定,而且发酵培养基组分复杂,不利于大规模工业化生产。构建能利用简单无机盐培养基、遗传稳定且不需要诱导表达的新型工程菌受到人们的关注。本研究在实验室前期构建的产三脱氢莽草酸工程菌株WJ060中,整合合成顺,顺-粘康酸的3个外源基因(aro Z、aro Y、cat A),并且利用3个不同强度的组成型启动子进行组合调控,成功构建了27株顺,顺-粘康酸工程菌,得到的最优工程菌MA30的产量达到1.7 g/L。为了进一步提高顺,顺-粘康酸工程菌的生产能力,利用基因组复制工程构建突变体库,结合高通量筛选方法,经过两轮筛选,成功筛选到了顺,顺-粘康酸产量提高超过8%的大肠杆菌MA30-G2。利用5 L发酵罐进行分批补料发酵,MA30-G2的顺,顺-粘康酸产量达到了11.5 g/L。本研究采用组合调控和高通量筛选相结合的策略不仅促进了顺,顺-粘康酸的生物合成,同时也为其他生物基化学品的生物制造提供了重要参考。     

组合代谢调控提高大肠杆菌对氨基苯甲酸产量

对氨基苯甲酸是一种重要的有机合成中间体,广泛应用于医药、染料等行业。近年来对氨基苯甲酸作为一种潜在的高强度共聚物单体越来越受到重视。对氨基苯甲酸作为叶酸合成的前体之一,其合成在大肠杆菌体内由叶酸合成途径的pabA、pabB和pabC三个基因负责,催化分支酸合成对氨基苯甲酸。本研究以实验室构建的酪氨酸高产工程菌TYR002作为出发菌株,首先弱化双功能分支酸突变酶/预苯酸脱氢酶TyrA的表达,以减少酪氨酸积累,然后利用3种不同强度的组成型启动子分别调控pabA、pabB和pabC的表达。摇瓶发酵表明不同的组合调控模式下大肠杆菌发酵培养基中的对氨基苯甲酸积累量存在显著差异,最高可获得0.67 g/L的摇瓶发酵产量。进一步通过发酵条件优化和分批补料发酵,在5L发酵罐中获得了6.4g/L的对氨基苯甲酸产量。本研究为改善对氨基苯甲酸生物合成效率提供了重要理论参考。     

产1，3-丙二醇重组大肠杆菌JM109（pEtac—dhaB—tac—yqhD）的构建

在生物柴油的生产过程中,最高可得到约10％的副产物甘油,副产物甘油的去向将成为生物柴油大规模产业化发展所面临的严峻问题。以生物柴油副产物甘油为原料耦合生产1,3-丙二醇,不仅解决了生物柴油副产物甘油的出路问题,同时降低了1,3-丙二醇的生产成本。本研究在前期工作的基础上,分别获得了来源于肺炎克雷伯氏茵的甘油脱水酶编码基因dhaB和来源于大肠杆菌的1,3-PD氧化还原酶同工酶编码基因yqhD,利用表达载体pEtac串联构建了重组质粒pEtac—dhaB—tac—yqhD,将其转化大肠杆菌得到产1,3-丙二醇重组大肠杆菌JM109（pEtac—dhaB-tac—yqhD）,降低了代谢中间产物3-羟基丙醛的积累,提高了1,3-丙二醇的产量。     

环氧角鲨烯合成通路在大肠杆菌中的构建和优化

三萜类化合物是一类广泛应用于医药、保健和化妆品等行业的天然产物,具有巨大的商业价值.生物合成三萜类化合物依赖于环氧角鲨烯的高效合成.角鲨烯环氧化酶是整个合成途径中的关键酶,其催化NADPH依赖的环氧化反应将角鲨烯转变为环氧角鲨烯.通过筛选不同来源的角鲨烯环氧化酶,截短的大鼠角鲨烯环氧化酶(RnSETC)在大肠杆菌Esc...     

Use of rhamnolipid biosurfactant for membrane biofouling prevention and cleaning

Rhamnolipids were evaluated as biofouling reducing agents in this study. The permeability of the bacterial outer membrane was increased by rhamnolipids while the growth rate of Pseudomonas aeruginosa was not affected. The surface hydrophobicity was increased through the release of lipopolysaccharides and extracellular polymeric substances from the outer cell membrane. Rhamnolipids were evaluated as agents for the prevention and cleaning of biofilms. A high degree of biofilm detachment was observed when the rhamnolipids were used as a cleaning agent. In addition, effective biofilm reduction occurred when rhamnolipids were applied to various species of Gram-negative bacteria isolated from seawater samples. Biofilm reduction using rhamnolipids was comparable to commercially available surfactants. In addition, 20% of the water flux was increased after rhamnolipid treatment (300 μg ml^?1, 6 h exposure time) in a dead-end filtration system. Rhamnolipids appear to have promise as biological agents for reducing membrane biofouling.     

大肠杆菌染色体上严谨型启动子的构建

【背景】启动子的渗漏表达是代谢工程和合成生物学较为关注的问题,探索严谨型启动子使之能像开关一样控制基因的表达有助于解决这一问题。【目的】为避免在质粒上研究启动子带来的弊端,本研究将在染色体上对严谨型启动子进行构建和评价。【方法】基于4种调控元件四环素tetO、乳糖lacO、阿拉伯糖araC和鼠李糖rhaR的序列,以及2种来源的启动子PL和Plac序列,设计和组合构建了6个启动子PtetO2、PtetO3、PlacO2、PlacO3、PlacO+ara和PlacO+rha。应用CRISPR/Cas9系统将这6个启动子序列整合到大肠杆菌ATCC 8739染色体上,利用绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的表达,分析这6个启动子的相对表达强度和严谨型控制情况。【结果】GFP表达分析显示,启动子PlacO+rha为最佳严谨型启动子,在无诱导剂时表达为0.02,有诱导剂时最大表达强度为lac Z基因启动子的12倍,相对控制范围为600倍。【结论】研究结果将为代谢工程和合成生物学中的精确调控基因表达奠定良好的应用基础。     

一株产表面活性剂细菌鉴定及发酵条件优化

本文利用16S rDNA序列并结合形态学特征,鉴定实验室前期从油污土壤中分离的产表面活性剂菌株1098-3为大肠埃希氏菌(Escherichia coli).通过单因子实验初步确定了其产生表面活性剂的最适条件:37℃,初始pH7.0,转速200 r/min,培养基配比为可溶性淀粉2.5％,胰蛋白胨1.5％,氯化钠0.3％,磷酸二氢钾0.5％,氯化钙0.004％,硫酸铵0.6％,硫酸镁0.07％,酵母粉0.06％,500 mL三角瓶装液量为200 mL.在此条件下,发酵液表面张力由69.3 mN/m降至34.3mN/m,此时发酵液中表面活性剂相对浓度(RBC)为500.