高产氨基葡萄糖基因工程菌的研究进展

氨基葡萄糖(GlcN)又称氨基葡糖或葡糖胺,是葡萄糖的一个羟基被氨基取代后的化合物,在医药和保健领域具有广泛应用。氨基葡萄糖的传统生产方法主要采取酸解几丁质法,受原料限制产量低,污染比较严重,构建高效产氨基葡萄糖的基因工程菌可以避免这些问题。介绍了氨基葡萄糖的代谢途径,以及最近几年国内外产氨基葡萄糖基因工程菌的构建和氨基葡萄糖的发酵培养,对氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖的发酵生产有重大的指导意义。     

酸解纤维素酒精发酵的毒性问题

目前 ,纤维素的酒精发酵主要有两种方法 :一种是酸水解法 ,另一种是酶解法。虽然经过 2 0多年研究 ,在纤维素的酶法水解方面有了一定进展[1,2 ] ,但是与酸法水解发酵相比较 ,仍存在很多不足之处 ,如 :纤维素的酶解效率不高 ,原料没有被充分利用 ,生产周期长 ,成本高。因此 ,纤维素酒精发酵在目前仍以酸法水解工艺为主。这一工艺已经比较成熟 ,目前生产中存在的主要问题就是关于水解产物对发酵微生物的“毒性问题” ,近年来 ,在这方面的研究较多 ,也取得了一定进展。1　纤维素酸解产物对发酵微生物的抑制作用1 1　纤维素类原料水解过程中各物…     

体外法探究不同氨基酸形式酪蛋白水解物对猪小肠微生物的影响

【目的】通过体外法探究猪小肠不同肠段肠腔微生物和肠壁微生物对两种不同氨基酸形式的酪蛋白水解物的发酵特性。【方法】以生长猪的十二指肠、空肠、回肠肠腔食糜或者肠壁微生物为接种物,分别以酸水解酪蛋白(以游离氨基酸为主)和酶水解酪蛋白(以小肽为主)为底物,37°C厌氧培养发酵,于0、3、6、12 h采样,测定微生物蛋白(MCP)以及用real time-PCR进行菌群分析。【结果】(1)肠腔微生物发酵不同酪蛋白水解物:十二指肠和回肠酶水解酪蛋白组MCP的含量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。十二指肠酶水解酪蛋白组总菌、Firmicutes数量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。回肠发酵6 h后,酶水解酪蛋白组Escherichia coli和Firmicutes的数量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05);发酵12 h后,酶水解酪蛋白组总菌、Lactobacillus、E.coli的数量均显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。(2)肠壁微生物发酵不同酪蛋白水解物:发酵12 h后,十二指肠和回肠酶水解酪蛋白组MCP含量显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。十二指肠酶水解酪蛋白组Lactobacillus、Firmicutes数量分别极显著、显著高于酸水解酪蛋白组;回肠Firmicutes数量在酶水解酪蛋白组显著高于酸水解酪蛋白组(P0.05)。【结论】十二指肠和回肠的肠腔和肠壁微生物都能够利用小肽,且在一定程度上对小肽的利用更具优势。     

CRISPR/Cas9编辑大肠杆菌工程菌生产氨基葡萄糖

【背景】氨基葡萄糖(glucosamine, GlcN)及其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)是合成糖胺聚糖的重要前体物质,在医药、化妆品和保健品领域具有广泛的应用价值。传统的生产方式存在诸多弊端,如环境污染、原料限制、不适于海鲜易过敏人群等问题,因此利用微生物发酵法生产GlcN和GlcNAc越来越受到青睐。【目的】利用微生物发酵生产并提高N-乙酰氨基葡萄糖的产量,探索分子改造及发酵条件优化策略。【方法】以大肠杆菌MG1655为出发菌株,首先利用表达载体共表达大肠杆菌来源的glmS和酿酒酵母来源的gna1,构建GlcNAc的生物合成路径,然后利用CRISPR/Cas9技术敲除GlcNAc的分解代谢与转运途径,以提高GlcNAc的产量,最后结合发酵条件优化使GlcNAc的产量得到进一步提升。【结果】通过分子改造得到一株产GlcNAc菌株RY-5,发酵20 h后GlcNAc的产量达到了2.36 g/L,相较于初始构建的菌株RY-1提高了29倍,进一步对装液量和诱导剂IPTG的添加时间等条件进行发酵优化,GlcNAc产量达到了7.74g/L,与优...     

产GL-7-ACA酰化酶重组菌的构建及高表达研究

戊二酰基-7-氨基头孢烷酸(GL-7-ACA)酰化酶是7-氨基头孢烷酸(7-ACA)两步酶法生产中的关键酶。成功构建组成型表达的产GL-7-ACA酰化酶重组大肠杆菌JM105/pMKC-ACY,并对其高表达条件进行了研究,得到了组成简单、廉价的国产培养基配方及操作简便、易于实现工业化的发酵工艺。在优化条件下,上罐补料高密度发酵的酶活高达6668.9U/L,是优化前的12.4倍,产率最高可达275.5U/(L.h),达到了工业生产的要求。     

响应曲面优化秸秆稀酸水解工艺用于发酵产壳聚糖

为实现利用秸秆水解产生的五碳糖发酵产壳聚糖,以米根霉为研究对象,研究水解温度、水解时间、酸浓度等不同预处理方式获得的半纤维素水解液对米根霉发酵产壳聚糖的影响。结果表明:水解温度、水解时间对水解液中木糖含量以及甲酸、乙酸、糠醛等抑制剂浓度具有显著影响,并进一步影响后续发酵产壳聚糖的生成量。利用响应曲面对稀酸水解预处理条件进行优化,获得最佳工艺条件:H_2SO_413.6 g/L,99.5℃,水解时间1.91 h,在此条件下预测壳聚糖发酵产量为0.79 g/L,实验验证产量为0.82 g/L,占菌体生物量的15%~18%。研究结果为秸秆资源的高效利用及发酵生产壳聚糖提供新思路。     

GL-7ACA酰化酶基因工程菌(Escherichia coli MMR204/pZC1)批式补糖发酵条件优化

戊二酰 7 氨基头孢烷酸 (GL-7-ACA)酰化酶 (3.1.5.11)可有效催化GL-7ACA分子中戊二酰基侧链水解 ,形成7-氨基头孢烷酸 (7-ACA)而成为两步酶法生产7-ACA的重要工业用酶之一。在已构建的GL-7ACA酰化酶基因(acy)重组质粒pZC1基础上 ,进一步对酰化酶基因工程菌EscherichiacoliMMR204pZC1的产酶发酵条件进行了考察。研究表明 ,工程菌的最佳发酵温度为 33℃ ,pH7.5～ 8.5的微碱条件有利于酶的生成。LB培养基补加适量葡萄糖 (1～ 5g/L) ,可提高发酵生物量和产酶水平 ,但葡萄糖的过量补加 (6g/L以上 ) ,则导致发酵液偏酸 (低至pH4.0 )而完全抑制酰化酶生成 ,并证明工程菌生长和产酶对乙酸的抑制效应较为敏感。同时通过5L自控发酵罐的批式补糖试验 ,对恒速流加、pH反馈控制和指数流加等三种补糖模式的发酵产酶进程进行了比较。结果发现 ,三种方式的补糖条件下 ,acy基因在tac启动子控制下 ,呈组成型表达 ,细胞生长与产酶同步 ,无需诱导 ;其中 ,以指数流加方式得到的生物量和产酶水平最高。而从acy基因的表达效率,即比酶活看,pH反馈的补料方法略高于恒速或指数流加模式。     

GL-7ACA酰化酶基因工程菌(Escherichia coli MMR204/pZC1)批式补糖发酵条件优化

戊二酰-7-氨基头孢烷酸(GL-7-ACA)酰化酶(3．1．5．11)可有效催化GL-7ACA分子中戊二酰基侧链水解,形成7-氨基头孢烷酸(7-ACA)而成为两步酶法生产7-ACA的重要工业用酶之一。在已构建的GL-7ACA酰化酶基因(acy)重组质粒pZC1基础上,进一步对酰化酶基因工程菌Escherichia coli MMR204／pZC1的产酶发酵条件进行了考察。研究表明,工程菌的最佳发酵温度为33℃,pH7．5～8．5的微碱条件有利于酶的生成。LB培养基补加适量葡萄糖(1～5g／L),可提高发酵生物量和产酶水平,但葡萄糖的过量补加(6g／L以上),则导致发酵液偏酸(低至pH4．0)而完全抑制酰化酶生成,并证明工程菌生长和产酶对乙酸的抑制效应较为敏感。同时通过5L自控发酵罐的批式补糖试验,对恒速流加、pH反馈控制和指数流加等三种补糖模式的发酵产酶进程进行了比较。结果发现,三种方式的补糖条件下,acy基因在tac启动子控制下,呈组成型表达,细胞生长与产酶同步,无需诱导;其中,以指数流加方式得到的生物量和产酶水平最高。而从acy基因的表达效率,即比酶活看,pH反馈的补料方法略高于恒速或指数流加模式。     

粗甘油发酵生产1,3-丙二醇的研究进展

粗甘油是生物柴油工业生产中的主要副产物,通过微生物发酵直接将其转化成高值化学品1,3-丙二醇,是其绿色高值化利用的有效途径。对微生物代谢甘油产1,3-丙二醇途径及关键酶、粗甘油杂质对微生物发酵影响、不同微生物直接发酵粗甘油生产1,3-丙二醇以及混菌发酵粗甘油提高1,3-丙二醇产率等方面的最新研究进展进行了综述,旨在为直接发酵粗甘油生产1,3-丙二醇的工程菌株开发及其工业化应用提供参考。     

稻草生物质的预处理及其发酵产酶与酶解效果研究

采用稀酸、稀碱、高温稀碱、亚硫酸盐法(SPORL法)和稀酸-亚硫酸盐法(稀酸SPORL法)对粉碎稻草秸秆预处理,考察不同预处理方法对稻草基质多菌发酵产纤维素酶的影响,分析预处理前后稻草基质主要成分的变化,酶水解液中糖组分的含量。结果表明:稀酸SPORL法处理的稻草粉在固态发酵产酶和酶解糖化都具有较好的效果,所得羧甲基纤维素酶(CMCase酶)和β-葡萄糖苷酶(β-G)比酶活分别达到21 511.22和51 508.41 U/g,同时酶水解率达到84.99%。除SPORL法外,其他预处理方式所得酶活均出现了不同程度的下降。稀酸预处理对稻草基质中的半纤维素去除效果较好,含量由20.77%下降到7.34%;稀碱高温处理对木质素脱除效果较好,Klason木质素含量由12.47%下降到7.58%。通过酶解糖化实验发现,未处理稻草粉酶水解率仅为17.82%,稀碱高温法效果最好,稻酶水解率达到91.66%。稀酸和稀酸SPORL法处理后,稻草粉基质的酶解糖化液中,戊聚糖占总糖相对含量较低,分别为7.38%和6.92%。     

菜籽粕制备复合氨基酸螯合铜的工艺优化

发酵工艺已成功开发并用于生产大部分必需氨基酸,但蛋氨酸却是例外.尽管已经尝试利用微生物法生产蛋氨酸,但至今未能实现商业化生产.本文详细讨论了大肠杆菌、棒状杆菌和短杆菌等有潜在产蛋氨酸能力的菌株体内的蛋氨酸生物合成调节机制,阐述了微生物发酵法产蛋氨酸的研究进展,对蛋氨酸发酵生产的发展前景进行了展望.     

微生物法生产二羟基丙酮的研究进展

以下综述了微生物发酵法制备二羟基丙酮的研究进展。利用微生物发酵法生产二羟基丙酮比化学合成法具有更大的优势,氧化葡萄糖酸杆菌是二羟基丙酮工业发酵生产中最有应用价值的菌株。发酵过程中底物、产物、氧气、菌体量等各种因素都会对二羟基丙酮产量产生影响,在各种发酵方式中反复流加工艺和固定化发酵工艺最有前途。重组菌株的构建和发酵工艺的优化是将来微生物发酵生产二羟基丙酮的发展方向。     

Red同源重组敲除nagE和manX对大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的影响?

氨基葡萄糖(GlcN)又称氨基葡糖或葡糖胺,是葡萄糖的一个羟基被氨基取代后的化合物,在医药和保健领域具有广泛应用。在前期研究中,我们构建了一株可高效合成GlcN和其乙酰化衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)的重组大肠肝菌Escherichia coli-glms-gna1(在下游提取过程中用弱酸进行脱乙酰化即可将GlcNAc转化为GlcN)。但研究发现,发酵过程中GlcN和GlcNAc能被转运至胞内作为碳源利用,导致胞外产量显著减少。为阻断胞外GlcN和GlcNAc向胞内的转运,利用Red同源重组技术将E.coli-glms-gna1的乙酰氨基葡萄糖磷酸转运子编码基因nagE和甘露糖磷酸转运子编码基因manX敲除,获得nagE基因敲除的工程菌E.coli-glms-gna1-nagE和nagE/manX基因双敲除的工程菌E.coli-glms-gna1-nagE-manX,并在7 L发酵罐上利用构建的工程菌进行GlcN和GlcNAc的发酵生产。实验结果表明:培养对照菌株E.coli-glms-gna1至12 h时GlcN产量达到最大值4.06 g/L,GlcNAc产量达到最大值41.46 g/L;而培养单基因敲除菌株E.coli-glms-gna1-nagE至12 h时GlcN产量达到最大值4.38 g/L(是对照菌株的1.08倍),GlcNAc产量达到最大值71.80 g/L(是对照菌株的1.7倍);培养双基因敲除菌株E.coli-glms-gna1-nagE-manX至10 h时GlcN产量达到最大值4.82 g/L(是对照菌株的1.2倍),GlcNAc产量达到最大值118.78 g/L(是对照菌株的2.86倍)。这表明nagE和manX基因的敲除可显著降低GlcN和GlcNAc向胞内的转运,进而提高其在胞外的积累。研究结果对最终实现GlcN的工业化生产具有一定的指导意义。     

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。     

活性污泥产酸发酵研究进展

有机物的厌氧生物处理一般经过三个阶段:水解阶段、产酸发酵阶段和产甲烷阶段;研究证明,产酸相不同发酵类型的形成对产甲烷相乃至整个工艺的稳定运行具有至关重要的作用,此外,污泥厌氧消化过程所产生的大量的挥发性脂肪酸(VFAs),如乙酸、丙酸、丁酸及戊酸等,还可作为化工原料用于发酵工业生产各种高附加值产品.近年来,产酸发酵受到越来越多的关注,该文主要对污泥产酸阶段的产酸发酵类型、产酸发酵细菌的生态学、产酸过程的影响因素和生态因子以及产酸发酵的液相末端产物VFAs的测定方法进行了论述.     

鱼蛋白粉的营养评价

对采用酶解法和酸水解法制备的白鲢鱼蛋白粉的营养成分进行了分析,从氨基酸组成上表明鱼蛋白粉具有较高的营养价值,在食品行业有较大应用前景。     

海藻预处理工艺研究

大型海藻是中含有大量的糖分,能被微生物利用进行发酵作用来生产乙醇。为了提高乙醇的产率,优化预处理方法是必要的。本课题主要通过物理研磨法、蒸煮法、酸解法和酶解法处理海藻以优化出糖类溶出量最大的预处理条件。物理研磨法条件为固液比1:20,温度28℃,处理2h;蒸煮法条件为固液比1:30,温度90℃,处理1.5h;酸解法条件为固液比1:30,温度为80℃,处理1h;酶解法条件为酸解液残渣在温度40℃下酶解3h。且酸解后进行酶解的处理方法是糖类溶出量最大的处理方法,条件为80℃的酸解残渣在纤维素酶的作用下40℃酶解3h。     

微生物发酵生产虾青素

对微生物发酵法生产虾青素的微生物菌种、生物合成代谢途径、发酵工艺条件优化和提取分离检测方法等方面的研究现状进行了综述 ,并展望了微生物发酵法生产虾青素的前景。     

酶水解菊芋糖浆发酵生产琥珀酸的初步研究

用产菊粉酶的一株黑曲霉菌株进行产酶发酵条件和水解条件研究,在30℃,pH 6.0,摇床转速200 r/min,发酵时间为3 d的最适产酶条件下,酶活可以达到45.9 U/mL.以总糖含量为85.2 g/L的菊芋粉为初始底物,最适酶水解条件为温度50℃,加黑曲霉培养液的量为10%(v/v),水解12 h后,水解率达到99.6%.用此酶解液在5 L搅拌发酵罐中进行琥珀酸发酵,初始还原糖浓度53.5 g/L,36 h发酵产琥珀酸43.8 g/L,琥珀酸产率0.83 g/g,糖利用率99.0%,琥珀酸生产强度1.22 g/(L·h).     

两株低温沼气产酸细菌的分离鉴定及产酸特性

摘要:【目的】分离筛选低温沼气产酸细菌并研究其发酵特性。【方法】利用筛选培养基分离产酸细菌;通过形态学观察、16S rRNA进行鉴定;利用糖发酵、淀粉水解、明胶液化、过氧化氢酶等实验考察发酵特性;采用气相色谱法测定挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid,VFA),对菌株的产酸特性进行研究。【结果】从霍林河市户用沼液中分离出两株在4 ℃产酸较高的菌株FJ-8和FJ-15,经16S rRNA系统发育树分析分别属于Pseudomonas sp．和Shewanella sp.。两株菌均能够水解淀粉、液化明胶,且过氧化氢酶反应均呈阳性。它们最适的产酸温度分别是15 ℃和20 ℃,在4 ℃液体发酵10 d后所产总VFAs分别为2593 mg/L和2687 mg/L。其中乙酸含量分别为792 mg/L和966 mg/L。另外,相同条件下5 L模拟发酵结果显示处理组(添加所筛两株菌混合发酵液)的周产气量比对照组高出59%。【结论】分离出的两株产酸细菌FJ-8和FJ-15在低温条件下具有较好的产酸性能,在提高低温条件下沼气产气量方面具有很强的应用前景。