生物转化对二甲苯生成对苯二甲酸的初步研究

对苯二甲酸是生产聚酯的主要原料,其生产方法主要是采用化学合成法。随着生物转化与生物催化研究的深入,其高效、环保、节能等优势越来越明显。筛选能够生物转化对二甲苯生成对苯二甲酸的菌株将会为生物催化法生产对苯二甲酸打下基础。通过建立筛选模型,利用唯一碳源法从土壤中分离筛选得到微生物16,经鉴定为嗜麦芽窄食单胞菌和睾丸酮丛毛单胞菌的混合菌株,该微生物可以利用对二甲苯为底物生物转化生成对苯二甲酸。实验中对诱导剂进行了选择,表明甲苯对该反应有明显的诱导作用,最佳诱导剂加入量为200mg／L。发酵液中对苯二甲酸及中间产物采用高效液相色谱法测定。     

生物转化对甲基苯甲酸合成对苯二甲酸的研究

在单加氧酶和脱氢酶系的作用下,睾丸酮丛毛单胞菌DSM6577以对甲基苯甲酸（p-TOL）为唯一碳源,生物催化生成对苯二甲酸（PTA）,并对其细胞生长、底物代谢和产物生成过程进行了研究。结果表明,底物在8h内即可完全代谢,但检测到产物的生成需要更长的时间。     

一株微囊藻毒素降解辅助菌的分离和鉴定

以从太湖蓝藻中提取的微囊藻毒素作为微囊藻毒素降解菌的筛选物质, 通过稀释平板涂布法从腐烂的蓝藻中富集分离到一菌株, 经形态特征、生理生化特征和16S rDNA 序列分析将该菌株(GenBank 序列登录号为GQ143751)鉴定为藤黄微球菌(Micrococcus luteus); 微囊藻毒素降解实验结果表明该菌株几乎不能降解微囊藻毒素, 但可以明显促进一株微囊藻毒素降解菌微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)对微囊藻毒素的降解能力, 将筛选菌株与微嗜酸寡养单胞菌混合培养, 混合菌对微囊藻毒素的降解能力比微嗜酸寡养单胞菌单独培养时提高66.7%。     

基于甘油的1,3-丙二醇生物合成的代谢局限及其改造策略

粗甘油是生物柴油生产中的主要副产物,一些微生物可将甘油转化为重要化工原料1,3-丙二醇(1,3-PD),而利用这些微生物野生菌株生物合成1,3-PD会存在一些局限性,如底物抑制、产物抑制等。文中从1,3-丙二醇的甘油生物转化途径与这些局限性出发,总结了生物合成中存在的问题,并针对这些问题提出了一些基于基因敲除或基因过表达等基因工程技术的改造方法,综述了利用基因工程菌生物转化甘油生成1,3-丙二醇的最新研究进展。     

一株降解PET单体对苯二甲酸的施氏假单胞菌的筛选和基因组分析

[目的]筛选和鉴定能够降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单体的微生物,并分析代谢途径.[方法]从青岛小涧西固体废弃物综合处置厂采集样品,以PET单体对苯二甲酸为唯一碳源筛选获得能够代谢对苯二甲酸的菌株TPA3;16S rRNA序列分析确定TPA3菌株的分类地位;采用二代和三代高通量测序技术进行基因组de novo测序和...     

Arthrobacter nitroguajacolicus腈水解酶基因的克隆和表达

腈水解酶是一类能将腈类化合物催化生成酸的氰基水解酶。目前已有多个菌种的腈水解酶基因序列被报道,如敏捷食酸菌Acidovoraxfacilis,粪产碱菌Alcaligenesfaecalis,睾丸丛毛单胞菌Comamonastestoteroni,肺炎克雷伯菌Klebsiellapneumoniae,假单胞菌Pseudomonas属菌株,红球菌Rhodococcus属菌株,但节杆菌属菌株Arthrobacternitroguajacolicus的腈水解酶基因序列尚未见报道。经由野生型酶的分离纯化,基因文库筛选及侧翼序列扩增等步骤,克隆得到该菌株的腈水解酶基因,从而为进一步研究该酶的特性及构建用于工业生产的重组菌打下基础。     

生物法脱除木质纤维素水解液中抑制因子的最新研究进展

实现从木质纤维素原料到燃料和高附加值化学品的生物转化,预处理是一个非常重要的步骤.酸解或蒸汽爆破等热-化学预处理过程会在水解液中生成或释放有机酸类、糠醛类和酚类化合物等抑制因子.这些抑制因子对发酵微生物具有毒性,会显著降低发酵产品的产率和生产强度.生物法去除木质纤维素水解液中的抑制因子具有操作简便以及不产生废水、废物等优点.生物脱毒法可分为两类:一类是通过向木质纤维素水解液中添加微生物或酶制剂,在发酵前去除抑制因子;另一类方法是通过遗传改造或适应性进化提高发酵菌株对抑制因子的生物降解能力,从而提高木质纤维素水解液的发酵性能.将着重以乙醇生产为例,介绍如何通过生物脱毒的方法提高木质纤维素水解液发酵的得率和生产强度.     

利用分子生物学技术提高微生物有机溶剂耐受性的研究进展

耐有机溶剂微生物是一类能够在较高浓度有机溶剂中存活或者生长的微生物,其在非水相生物催化等领域表现出巨大的应用优势。与自然筛选、长期驯化和传统诱变等方法相比,利用分子生物学技术获得微生物有机溶剂耐受菌株是一种更为理性且高效的手段。主要综述了近年来利用分子生物学技术对耐性相关功能基因和转录因子进行改造,提高微生物有机溶剂耐受性的研究进展,并展望了有机溶剂耐受菌株的应用前景。     

京尼平的微生物转化及其交联特性的测定分析

从土壤中富集筛选获得一株产β-葡萄糖苷酶的菌株,经菌落的形态和18S rDNA鉴定确定为黑曲霉。将筛选出的黑曲霉菌株接种于发酵培养基,利用含有京尼平苷的栀子粉作为底物发酵,通过对发酵条件优化,得到在装液量50/250 mL,栀子粉浓度为10%,转速为180 r/min,发酵时间为96 h时,京尼平的微生物转化率达到最大22%。这种微生物转化法简化了京尼平的生产工艺,大大降低了生产成本。利用微生物转化获得的京尼平交联胶原蛋白材料,研究表明其具有较好的交联特性,是一种在食品、医药等领域都具有应用前景的生物交联剂。     

深渊沉积物中盐单胞菌(Halomonas sp.)NyZ771菌株的分离培养及其降解芳香酸的研究

【背景】海洋是地球上最大的碳库,也是地球生物最大的栖息地。在这个庞大的生态系统中拥有多种多样的微生物,它们在全球碳循环中扮演了重要的角色。海斗深渊(海平面6 000 m以下的海域)由于高静水压和表层沉积汇集了大量有机质,形成了包含丰富生物资源的特殊生境。【目的】从马里亚纳海沟海斗深渊沉积物样品中分离培养能够以芳香酸为唯一碳源和能源生长的微生物,并研究其降解特性。【方法】通过模拟原位高压环境富集培养和常压条件下芳香酸选择性分离培养获得深渊来源的纯培养细菌,并根据形态学观察和16S rRNA基因序列系统发育分析进行种属鉴定,利用不同芳香酸进行培养和生物转化,通过HPLC和LC/MS鉴定芳香酸代谢中间产物。【结果】从马里亚纳海沟6 300 m沉积物样本中分离获得了一株盐单胞菌(Halomonas sp.)NyZ771。该菌株能够利用苯甲酸和4-羟基苯甲酸作为唯一碳源生长。其代谢4-羟基苯甲酸的中间产物鉴定为原儿茶酸。【结论】从深渊沉积物样本分离得到一株能降解苯甲酸和4-羟基苯甲酸的盐单胞菌NyZ771,丰富了深渊来源的微生物资源,为今后研究深渊中微生物的芳香酸降解及海洋微生物驱动的碳循环提供了一定的理论基础。     

一株蟾毒灵转化菌株的筛选鉴定与转化条件优化

【背景】微生物转化是对天然产物进行结构修饰的重要手段,具有催化反应快、选择性强、反应条件易控制和污染小等特点。许多微生物能够对蟾毒配基类化合物进行生物转化,在不同位置进行结构修饰,并且产生毒性减弱的活性衍生物。【目的】筛选蟾毒灵生物转化菌株,以期发现活性更好、毒性降低的化合物。【方法】利用蟾毒灵为底物筛选其生物转化菌株,通过HPLC (High performance liquid chromatography)/LC-MS (Liquid chromatograph-mass spectrometer)鉴定转化产物;对可生物转化蟾毒灵的菌株进行菌落形态观察和分子生物学鉴定,并优化发酵条件提高转化率,同时测试该菌株对其他甾体化合物的转化作用。【结果】筛选获得一株蟾毒灵转化菌,经形态学与ITS (Internal transcribed spacer)分析鉴定为Naganishia属菌,转化产物为3-去氢蟾毒灵。该菌株生物转化的培养基最适底物浓度为8 mg/L,最适初始pH值为6.5,最佳接种量为3%,最佳转化时间为96 h,最终转化率为48.3%。该菌株可将雌酮E1转化为雌二醇E2,也可将雌二醇E2逆向转化为E1。【结论】首次发现Naganishia属菌株对甾体类化合物具有转化活性,其产生的弱细胞毒性的转化产物3-去氢蟾毒灵有望成为高效、安全的强心药物。微生物转化法选择性高、反应条件温和、操作简单,为大量制备活性化合物3-去氢蟾毒灵提供了一条简便易行的道路,也为更多甾体化合物结构修饰提供了可能。     

一株PET降解菌株的筛选鉴定及降解特性

本研究进行了聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET)降解菌株的分离、筛选和鉴定,以及降解机制的探究.用"分级筛选"策略,先利用塑料类似物对苯二酸二甲酯(diethyl terephthalate,DET)进行富集培养,在以PET颗粒为唯一营养源的无机盐固体培养基上进行涂布,从垃圾填埋场PET塑料样品中筛选获得具有降解PET颗粒能力的菌株JWG-G2.通过菌株形态观察、生理生化特性及16S rRNA序列分析,鉴定该菌株属于微杆菌属(Microbacterium sp.).菌株JWG-G2在pH 7.0、30℃时生长状态最佳.经菌株JWG-G2处理后,PET颗粒表面酯键特征官能团明显减少;PET颗粒失重率达到1％.菌株JWG-G2能够显著降解PET中间体对苯二酸单羟乙酯钠盐(monohydroxyethyl terephthalate,MHET)和对苯二甲酸双羟乙酯(bishydro-xyethyl terephthalate,BHET)多聚体,其降解率分别为4.5％和11.2％.菌株JWG-G2具有较好的PET颗粒及其中间体降解作用,为降解机制的深入研究提供一定理论基础.     

微生物木糖发酵产乙醇的代谢工程

利用木质纤维素发酵生产乙醇具有广泛的应用前景。而自然界中缺少有效转化木糖为乙醇的微生物是充分利用纤维素水解产物、提高乙醇产率、降低生产成本的关键因素。多年来研究者利用分子生物学技术对微生物菌株进行了代谢工程改造,使其能更有效地利用木糖生产乙醇。以下主要对运动发酵单胞菌、大肠杆菌和酵母等候选产乙醇微生物的木糖代谢工程研究进展进行了概述。     

抗副溶血弧菌海洋真菌HL-3菌株的鉴定及其活性物质的分离

【背景】目前水产养殖中副溶血弧菌等水产致病菌的预防和治疗主要使用的是抗生素,短期内能够起到较好的效果,但是长期使用抗生素不仅使得病原菌的耐药性增加,而且会产生一系列问题。因此,寻找安全有效的抗生素替代品迫在眉睫。【目的】筛选具有抗副溶血弧菌活性的海洋微生物,鉴定其种类并优化其培养条件,并对其活性物质进行初步分离。【方法】利用稀释涂布平板法和平板划线法分离纯化海洋微生物,通过牛津杯法筛选具有抗副溶血弧菌活性的菌株。根据菌株的形态特征和ITS序列分析对活性菌株进行鉴定。通过筛选培养基种类和盐度确定其培养条件。通过半制备高效液相色谱制备化合物,并利用核磁共振波谱数据鉴定化合物的结构。【结果】从海螺、小黄鱼、对虾等11种样品中分离出海洋微生物菌株76株,其中真菌26株。筛选得到一株具有抗副溶血弧菌活性的真菌菌株HL-3,鉴定为黄曲霉。黄曲霉HL-3菌株在改良沙氏培养基条件下,产物化学多样性和抗菌活性较好。黄曲霉HL-3菌株在真菌5号培养基中产物单一且抗菌活性较好,纯化出来的化合物结构被鉴定为曲酸。曲酸对副溶血弧菌的最小抑菌浓度为4.0mg/mL。【结论】实验结果为进一步利用各种色谱手段分离纯化...     

海藻多糖生物转化菌种的筛选

[目的]利用生物转化法制备海藻多糖,并筛选得到生物转化海藻多糖抗氧化能力最佳的菌株。[方法]采用复合酶解和微生物转化的方法,以ABTS自由基清除率检测为评价指标,对不同菌株生物转化后的海藻多糖进行比较,结合高效液相色谱仪(HPLC)检测微生物转化前后海藻多糖的变化。[结果]复合酶解后的水溶性海藻提取物经单一真菌菌株、单一细菌菌株、混合菌株发酵后,检测对ABTS自由基清除率,结果表明,经植物乳杆菌酵母菌混合菌株发酵后,对ABTS自由基的清除率最高,高达87. 5%。[结论]植物乳杆菌、酵母菌复合菌株转化后的海藻多糖对ABTS自由基清除率最高,与转化前海藻多糖相比清除率提高51. 2%,HPLC检测发现,其海藻多糖的成分增加,其保留时间为6. 186、8. 014、9. 365 min。     

工业微生物酸胁迫的耐受机制及改造途径

工业微生物在发酵生产过程中会面对发酵环境和自身产生的各类酸性物质,而这些酸性物质会影响工业微生物的生长和代谢,即产生酸胁迫。微生物通过调控胞内质子浓度、保护和修复生物大分子、改变细胞膜组分以及整体水平调控等耐受机制来应对酸胁迫。结合酸胁迫的各种耐受机制,利用自然筛选和人工改造的方法提高工业微生物的抗酸胁迫能力,为构建出更能适应工业生产条件的菌株提供理论依据。     

南极交替单胞菌R11-5产卡拉胶酶的发酵条件优化

【背景】极地寒冷环境中发现了大量具有潜在应用前景的冷适应酶,同时也存在种类繁多的海藻多糖降解菌,因此极端环境微生物是筛选获得新颖、高效多糖降解酶的重要新源泉。由于筛选培养基通常并非野生菌发酵产酶的最优条件,为了使野生菌的产酶效率达到最高,需要对其培养条件进行优化,从而为其深入研究及开发利用提供依据。【目的】对一株产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,并采用响应面法对该菌的发酵产酶条件进行优化。【方法】通过16SrRNA基因对产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,采用响应面法优化南极菌株产酶发酵条件。【结果】该南极菌属于交替单胞菌属(Alteromonas),命名为交替单胞菌R11-5。发酵条件优化结果显示,7个环境因子影响交替单胞菌R11-5的产酶量。利用Design-Expert软件中的Plackett-Burman设计实验,筛选出影响交替单胞菌R11-5产酶量的4个主要因素分别为培养温度、牛肉膏浓度、卡拉胶浓度和Ca~(2+)浓度。通过Box-Behnken设计和响应面分析得到交替单胞菌R11-5最佳产酶发酵条件为:温度15.0°C,牛肉膏浓度11.0 g/L,卡拉胶浓度3.0 g/L,Ca~(2+)浓度5.0 mmol/L。优化后发酵上清液酶产量达到87.193 U/mL,与优化前相比提高了1.8倍。【结论】响应面法提高了南极交替单胞菌R11-5卡拉胶酶的产量,为其开发应用提供了科学依据。     

天然活性先导化合物生物转化研究进展

天然活性先导化合物生物转化是利用生物催化剂(如：酶、微生物、动植物细胞)将加入到生物反应系统中的天然活性先导化合物进行特异性的分子结构修饰以获得高效、低毒新化合物的方法。该方法可以有效地提高已知的天然活性先导化合物的活性、降低毒副作用、改善水溶性和生物利用度,也可以用来生产具有重要应用价值的微量天然活性先导化合物,同时可用于药物代谢机制的研究。国内外学者已经针对甾体、醌类、黄酮类、萜类等化合物开展了天然活性先导化合物生物转化研究,筛选出一批有重要应用价值的生物转化反应类型,但针对天然活性先导化合物生物转化的机制、生物转化过程工程以及生物转化产物活性等方面的研究较少。将现代生命科学技术(如：生物催化剂的定向改造、高通量筛选、组合生物转化、非水相生物转化)引入天然活性先导化合物生物转化研究中,必将推进天然活性先导化合物的快速发展。     

南海东海岛近海固氮细菌多样性及对菜心的促生作用

海洋固氮细菌在自然界氮循环中发挥着重要作用,筛选和开发海洋固氮促生的菌种资源,对于生物菌肥的开发应用和农业生产具有重要意义。[目的]研究海洋固氮细菌的生物多样性及对陆地作物的促生作用,筛选优良的植物根际促生菌株。[方法]通过形态特征、生理生化试验和16S rRNA基因序列比对进行菌属鉴定;将解磷、解钾、产蛋白酶和纤维素酶等性能优良的菌株作为菜心盆栽试验的组合菌液,探究对菜心能否起促生作用。[结果]本研究从南海东海岛的海岛沉积物中筛选出18株固氮菌,分布在6个属9种,不动杆菌属4株,假交替单胞菌属1株,芽孢杆菌属8株,嗜冷杆菌属1株,海单胞菌属1株,交替单胞菌属3株。菜心幼苗经过组合菌剂的浇灌,在茎高、茎粗、最大叶宽和最大叶长4个指标均表明对菜心有显著的促生作用。其中,以芽孢杆菌属和不动杆菌属的菌株在菜心的生长过程中起关键的促进作用,对菜心的促生性能最佳。[结论]南海近海具有种类丰富多样的固氮细菌,以芽孢杆菌属和不动杆菌属的菌株促生作用最为显著,具有开发成微生物菌肥的潜力,为优良的海洋促生微生物菌种资源的定向利用及蔬菜的无公害生产提供重要依据。     

运动发酵单胞菌在生物炼制中的研究进展

以木质纤维素生物质为原料的生物炼制技术已成为全球研发的热点和难点。欧盟国家和美国的中长期生物质能源发展路线图中均将木质纤维素生物炼制技术作为重要目标,但是目前整体水平尚处于中试阶段。我国的纤维素类生物质原料非常丰富,将其转化成燃料乙醇及生物基础化学品等具有较大的潜力,但当前要想实现商业化生产,还面临着很多瓶颈问题亟待解决。缺乏能够同时高效利用纤维素类水解物的发酵菌株,已成为纤维素生物质高效与高值转化的关键制约因素。运动发酵单胞菌是目前唯一一种通过ED途径兼性厌氧发酵葡萄糖的微生物,其独特的代谢途径使其成为构建产乙醇工程菌的优选宿主之一;同时由于该菌具有较高的糖利用效率等优点,也是其他生物基化学品生产的重要候选平台微生物,如山梨醇、葡萄糖酸、丁二酸和异丁醇等。本文从该菌的研究历程、分子生物学基础、菌种改良及该菌在生物能源及生物基化学品等生物炼制体系中的应用研究角度进行了综述,并提出该菌可作为纤维素生物质生物炼制系统的新的重要平台微生物。