木糖酸氧化途径在枯草芽孢杆菌的构建及转化乙醇酸的研究

通过过表达外源基因,旨在获得一株生产乙醇酸的食品安全菌。通过构建质粒在枯草芽孢杆菌A164S中过表达来自大肠杆菌的木糖酸降解途径,并用高效液相色谱对产物进行检测。诱导质粒表达后,重组枯草芽孢杆菌菌株成功地将木糖酸转化为乙醇酸,摩尔转化率达到42.54%。同时,枯草芽孢杆菌自身因存在非特异的醛缩酶及乙二醛脱氢酶,能够在只表达木糖酸脱水酶YjhG的情况下获得生物转化木糖酸的能力。成功构建了一株可利用木糖酸生产乙醇酸的枯草芽孢杆菌,并发现了可能的YjhH同工酶的存在。     

乙醇消耗菌的分离鉴定及其对基因工程集胞藻乙醇产量的影响

为研究产乙醇基因工程集胞藻培养液中的乙醇消耗菌污染情况及其对乙醇产量的影响,从污染的培养液中分离出4株乙醇消耗菌,通过16S rDNA、26S rDNA序列分析对分离出的菌株进行鉴定,并研究其乙醇消耗能力及对基因工程集胞藻乙醇产量的影响。结果表明,分离出的4株菌分别为红酵母(Rhodotorula sp.)、季也蒙酵母(Meyerozyma guilliermondii)、短波单胞菌(Brevundimonas sp.)、微杆菌(Microbacterium sp.)。其中乙醇消耗能力最强的是红酵母,乙醇比消耗速率达到391 g/(1015 cfu?d);其次为季也蒙酵母,乙醇比消耗速率为80.1 g/(1015 cfu?d);短波单胞菌和微杆菌的乙醇比消耗速率远低于红酵母和季也蒙酵母。将分离出的菌株与产乙醇集胞藻共培养7d后,污染红酵母、季也蒙酵母、短波单胞菌、微杆菌的实验组乙醇产量分别下降了53.8%、23.6%、40.7%、27.3%。4株菌对基因工程集胞藻的生长无明显影响,均通过直接消耗乙醇而降低集胞藻的乙醇产量。     

新型工程酵母转化木糖、阿拉伯糖为生物燃料

目前的生物乙醇生产技术只能应用原料植物的贮藏性糖,如葡萄糖、蔗糖和淀粉。瑞士生物燃料公司的Eckhard Boles和德国Goethe大学教授合作开发了可以将木糖、阿拉伯糖转化为乙醇的基因工程菌。     

代谢工程改造运动发酵单胞菌用于提高乙醇产量

目的:采用可以在运动发酵单胞菌中表达的操纵子构建重组运动发酵单胞菌,用于提高该细菌对高温高糖的耐受性和提高乙醇产量.方法:用外来的YfdZ、MetB和Hsp构建的多顺反子质粒,转化运动发酵单胞菌而使其获得新的代谢途径.在玉米水解液中,验证了该多顺反子质粒对运动发酵单胞菌产生乙醇的影响.结果:与对照菌相比,在37℃和糖浓度为28%的培养条件下,该基因工程菌的乙醇产量提高到183.2%.在37℃,糖浓度为28%并添加氮源的条件下,该基因工程菌的乙醇产量提高到148.0%.结论:YfdZ、MetB及Hsp三种基因的共同作用能显著提高运动发酵单胞菌的乙醇产量和发酵温度.     

新组合菌系SCB329-SCB933利用L-山梨糖发酵生产维生素C前体——2-酮基-L-古龙酸的研究 Ⅱ.利用L-山梨糖批加技术实现高糖发酵

新组合菌系氧化葡萄糖酸杆菌SCB329-苏芸金芽孢杆菌SCB933能在较长时间内保持高的转化活力且具有极强的抗杂菌污染的特性。在一次投糖分批发酵的基础上,探索在控制溶氧、pH、温度等条件下,分批加入L-山梨糖发酵生产2-酮基-L-古龙酸新工艺。采用新工艺,既充分利用了菌系的优良特性,又避免了高糖浓度可能对菌系造成的不良影响。L-山梨糖最终浓度达到14%（w/v）,产酸120—135g/l,转化率90％左右,发酵周期40—65h。     

正交实验法优化桦褐孔菌多酚类物质的提取工艺研究

以乙醇为提取溶剂,通过正交实验对影响桦褐孔菌多酚提取的乙醇浓度、提取时间、提取温度和料液比等因素进行探讨。结果显示,桦褐孔菌多酚的乙醇提取优化工艺参数为:乙醇的浓度为50%,料液比为1:10,温度为50℃,提取时间为45min,得到的多酚提取率可达到3.099%。用乙醇-水混合体系提取桦褐孔菌多酚是一种安全、经济、有效的方法。     

耐高温酵母菌的筛选及特性

筛选得到1株在41 ℃可以良好生长的耐高温酵母菌,并对其特性及发酵性能进行研究.结果表明:该菌的最适生长pH为5.0,转速180 r/min,最高生长温度45 ℃.在41 ℃和初糖质量浓度为93.0 g/L的条件下发酵24 h后,乙醇质量浓度达到44.0 g/L,乙醇得率为93.0%.     

城市污水处理系统的菌群分析和除氮基因工程出发菌的选择

目的:对脱氮污水处理工艺的活性污泥的菌群组成进行分析,以期获得适合于脱氮基因工程改良的出发菌.方法:首先采用平板稀释法对活性污泥进行菌落计数,并对分离到的菌落进行详细的生化鉴定,对其中的优势菌-假单胞菌进行脱氮能力测定,并分析其对常作为筛选标志的抗生素的药物敏感性.结果:发现在采用该工艺的活性污泥中,优势菌为假单胞菌、肠杆菌、莫拉菌和不动杆菌,分别占总菌数的23%、16%、16%和12%.根据菌群分析的结果,从中选择了两株耐药性弱、脱氮能力强的菌作为基因改良的出发菌.结论:本研究阐明了活性污泥的菌群构成,获得了两株适合基因工程改良的菌株,为日后脱氮基因工程菌的构建奠定基础.     

嗜热厌氧乙醇菌JW200转化条件的研究

摘要 嗜热厌氧乙醇菌遗传转化系统的缺少,制约了对该菌理论基础和应用领域的进一步研究。利用聚乙二醇（PEG6000）转化和电转化技术国际首次实现了嗜热厌氧乙醇菌JW200外源基因的导入。PEG转化效率很低,因此选择对电转化条件进行优化,转化效率从4±3.2个转化子/μg质粒DNA提高到50±7.4个转化子/μg质粒DNA。实验表明获得较高的转化效率的必要条件是在细胞密度为OD660 0.2时添加甘氨酸与蔗糖后继续培养2h以及细胞在电击前的收集与洗涤保持低温。本研究为利用基因工程手段改造嗜热厌氧乙醇菌和从分子水平研究胞内乙醇代谢途径奠定了基础。     

一株耐受酒精解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens CGMCC 6262)的研究

从酱香型酒醅中分离鉴定得到一株解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens CGMCC 6262)。该菌具有良好的耐受乙醇特性,能够耐受12%(v/v)的乙醇,且4%以下乙醇对其生长具有促进作用。研究该菌耐受乙醇机制,发现发酵过程中乙醇的浓度下降,且4%乙醇显著促进该菌产生有机酸,并诱导该菌产生酯酶,最高酶活达到8.01 U/mL,在酯酶作用下,该菌能够代谢产生丙酸乙酯、丁酸乙酯、庚酸乙酯和苯乙酸乙酯等酯类物质。     

原生质体融合选育耐高温柠檬酸生产菌

为获得耐高温柠檬酸生产菌,利用原生质体融合技术将具有优良性状的高产菌株W和耐高温柠檬酸生产菌Y-711进行融合,筛选耐高温的高产柠檬酸生产菌。通过变色圈筛选得到融合株R502,在40℃培养72 h就可产酸118.7 g/L,其产酸量比亲本菌株分别高10.5%和21.0%,培养时间分别减少14.3%和7.7%,该菌株遗传稳定。原生质体融合是一种有效获得耐高温柠檬酸生产菌的方法。     

大幅度提高曲酸的发酵效率

日本三省制药公司高效率地生产曲酸发酵生产菌获得成功.用紫外线照射培养亲株产生菌,找出萄葡糖流加培养的最适条件,获得了比传统菌产量高2倍的曲酸.曲酸对参与黑色素生成的酪氨酸酶有抑制效果.三省制药公司除医药部外还向5个化妆品制造厂供应曲酸.为了充分适应今后对曲酸需求的增加,制定了稳步增产计划.产生菌是白曲霉M6-A1株.经紫外线照射后获得了高效发酵株19-C3株.培养开始时葡萄糖浓度为10%、pH 4～5、培养温度30℃.在使用2.51的培养罐的葡萄流加培养(葡萄糖浓度3～7%在7天内其生产     

循环利用重组大肠杆菌细胞转化合成丁二酸

研究了回收丁二酸发酵液中的大肠杆菌进行细胞转化的可行性,以转化率和生产效率为指标,考察了不同菌体浓度、底物浓度、pH调节剂对细胞转化的影响。发酵结果表明大肠杆菌可以在仅含有葡萄糖和pH调节剂的水环境中转化生产丁二酸,并确定了最佳的转化条件为:细胞浓度(OD600)50,底物浓度40g/L,缓冲盐为MgCO3。基于优化好的条件,在7L发酵罐中进行重复批次转化,第1次转化的转化率和生产效率分别达到91%和3.22g/(L·h),第2次转化的生产效率和转化率达到了86%和2.04g/(L·h),第3次转化的转化率和生产效率分别达到了83%和1.82g/(L·h)。     

利用响应面法优化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件

10-脱乙酰基巴卡亭III(10-DAB)是紫杉烷类抗肿瘤药物多烯紫杉醇的前体物质。采用响应面法优化成团泛菌P2-A-8转化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件。利用Box-Behnken试验和方差分析,从菌体培养时间、菌体浓度OD600、底物终浓度、转化温度、转化时间5个方面优化成团泛菌P2-A-8转化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件。结果表明,获得最佳转化工艺条件为:菌体经过二级培养12 h,转接后调节初始OD600为3.0,此时,加入溶解于甲醇的巴卡亭III溶液,使其终浓度为0.007 mg/m L,32℃,200 r/min下转化4 d,此时10-DAB的生成率达到24.5%,比优化前提高了446.8%。实验结果表明,响应面法优化成团泛菌P2-A-8转化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件合理可行。该研究成果对于多烯紫杉醇生物合成具有重要的应用价值。     

一株好氧反硝化-异养硝化菌的筛选及脱氮特性研究

针对渗滤液中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮难以转化的问题,从好氧生物反应器填埋场中筛选出一株好氧反硝化菌-异养硝化菌HN,初步鉴定该菌为假单胞菌(Pseudomonas)。通过对不同氮源的生物转化作用研究了HN的脱氮特性,并对其脱氮条件进行了优化。结果表明,在有氧条件下,以硝酸钾为唯一氮源,HN在96 h时对硝酸盐氮的去除率达到95.44%;以硫酸铵为唯一氮源时,HN在60 h时对氨氮的去除率达到85.14%;当碳源为乙醇,碳氮比为7∶1,初始p H为7.5,温度为35℃,接种量为10%时,菌株HN脱氮效率最高。     

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。     

重组β-葡萄糖苷酶生产龙胆低聚糖的工艺条件优化

摘要：【目的】β-葡萄糖苷酶可用于酶法生产龙胆低聚糖。为了给龙胆低聚糖的生产提供大 量的酶来源,构建基因工程菌表达黑曲霉(CMI CC 324626)β-葡萄糖苷酶基因（bgl）并研究重组酶生产龙胆低聚糖的工艺条件。【方法】将bgl克隆到表达载体pPIC9K,转化毕赤酵母（Pichia pastoris）KM71。表达产物通过HPLC和LC-MS鉴定了其可用于生产龙胆低聚糖的转苷活性,并对酶转化葡萄糖生产龙胆低聚糖的反应条件进行了优化。【结果】实现了β-葡萄糖苷酶的过量表达。当底物葡萄糖浓度为80%,反应pH4.5,温度为60℃,加酶量为每克葡萄糖60 U,添加1 mmol/L的K+,转化周期为48 h,龙胆低聚糖累计达到最大为50 g/L。【结论】本研究是国内外首次利用重组酶酶法生产龙胆低聚糖的报道。     

构建伴有β-葡萄糖苷酶表达的乙醇发酵大肠杆菌

研究构建能够分泌表达纤维素酶的产乙醇菌株,实现降解木质纤维素生产乙醇的整合生物加工过程。文中通过克隆来自运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis ZM4的丙酮酸脱羧酶基因pdc和乙醇脱氢酶基因adhB,并通过Red重组将二者整合到大肠杆菌Escherichia coli JM109基因组中,首先构建了一株可以利用葡萄糖进行乙醇发酵的重组菌E. coli P81。随后将来源于多粘芽胞杆菌Bacillus polymyxa1.794的β-葡萄糖苷酶基因bglB在E. coli P81中进行了分泌表达,得到了一株可以进行纤维二糖降解和乙醇发酵双重功能的重组菌E. coli P81(pUC19-bglB)。该菌胞外分泌β-糖苷酶活达到84.78 mU/mL菌液,纤维二糖酶活达到了32.32 mU/mL菌液。该重组菌E. coli P81(pUC19-bglB) 以纤维二糖为碳源进行乙醇发酵,乙醇得率达到了理论产率55.8％,而在葡萄糖和纤维二糖的共发酵中,其乙醇产量达到了理论产率46.5％。构建得到的此株整合生物加工大肠杆菌能够利用β-葡萄糖苷酶生产乙醇,为构建能利用木质纤维素分解产物生产燃料乙醇的高效、稳定生产用工程菌奠定了良好的基础。     

酿酒酵母L610利用菊糖生产乙醇发酵条件的研究

以1株能够直接利用菊糖产乙醇的酿酒酵母L610为出发菌株,对其利用菊糖生产乙醇的发酵条件进行了一系列研究。结果表明,L610最适乙醇发酵温度为37℃,且40℃高温发酵对其产乙醇能力无显著影响;L610对酸性发酵环境有良好的耐受性,当发酵液p H值降至3.5时,其糖醇转化率及乙醇产量仍保持较高水平;以0.025~0.10 vvm的通气量通气12 h有利于L610发酵菊糖产乙醇;L610对350 g/L的高浓度菊糖有良好的转化率,乙醇浓度和生产强度分别达到129 g/L和1.35 g/(L·h);当直接以300 g/L菊芋粗粉为唯一底物进行发酵时,L610发酵产乙醇浓度达到89.6 g/L,为理论产量的78.1%。本研究所取得的成果为酿酒酵母一步法发酵菊芋生产乙醇的工业化发展提供参考。     

兼性厌氧芽胞杆菌TSH1丁醇代谢途径中关键酶的检测

传统的丁醇生产菌均严格厌氧,本实验室分离了一株兼性厌氧的芽胞杆菌TSH1 (Bacillus sp.TSH1),丁醇梭菌具有相似的丁醇代谢通路及产物.通过研究乙醇和丁醇生成途径中关键酶的活性,分析乙醇脱氢酶、丁醇脱氢酶及丁醛脱氢酶的活性变化与产物生成的关系.结果表明,在发酵初期,3种酶的活性均迅速升高并在21h前达到最大值,丁醇、乙醇浓度也逐渐增加,乙醇脱氢酶在12h酶活达到最大值0.054 U/mg,丁醛脱氢酶在21h酶活达到最大值0.035 U/mg,丁醇脱氢酶则在15h酶活达到最大值0.055 U/mg.24 h后,3种酶活均开始下降,并维持在较低水平,而这段时间内产物浓度仍持续增长直至发酵结束.研究结果深化了对微生物丁醇代谢机理的认识,并为进一步研究芽胞杆菌丁醇代谢途径提供参考.