高产3-羟基丁酮解淀粉芽孢杆菌的选育及发酵优化

3-羟基丁酮(Acetoin)作为一种重要的食用香料和平台化合物被广泛应用于医药、食品等领域。为改善解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens的3-羟基丁酮生产能力,采用常压室温等离子体(ARTP)和~(60)Coγ射线进行复合诱变,以3-羟基丁酮产量为分析指标,筛选获得最优突变株B.amyloliquefaciens H-5,3-羟基丁酮产量为68.2 g/L。为进一步实现3-羟基丁酮的高效生产,对此突变株进行5 L发酵罐水平的培养条件优化,并于30 L发酵罐上进行放大培养,最终3-羟基丁酮产量达85.2 g/L,较出发菌株B.amyloliquefaciens FMME088提高了26.8%。上述研究结果表明,ARTP和~(60)Coγ射线复合诱变能够有效获得高产菌株,该突变株具有较高的工业化微生物发酵生产3-羟基丁酮的潜能。     

细菌3-羟基丁酮及氧化还原产物代谢的研究进展

3-羟基丁酮及氧化还原产物是重要的4碳平台化合物,以糖质原料为底物的生物法制备是当今研究与生产的主流。介绍了3-羟基丁酮及氧化还原产物2,3-丁二醇、丁二酮产生的主要细菌,这些细菌积累3-羟基丁酮及氧化还原产物的代谢途径,主要的代谢及调控方式,代谢关键酶:乙酰乳酸合成酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、2,3-丁二醇脱氢酶的结构与功能等国内外研究进展;并对3-羟基丁酮及氧化还原产物细菌代谢、发酵制备的未来研究提出了展望。     

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。     

代谢工程改造热带假丝酵母高效合成中链ω-羟基脂肪酸

[目的]ω-羟基脂肪酸(ω-hydroxyfatty acid,ω-HFAs)是一种绿色安全无毒,具有良好生物相容性的理想生物降解材料,广泛应用于化工、食品、药学等方面,微生物发酵法生产ω-羟基脂肪酸具有重要的研究意义和应用前景.[方法]为了得到高产ω-羟基脂肪酸的代谢工程菌株,通过同源重组技术,连续敲除二倍体热带假丝...     

微生物发酵生产莽草酸及其树脂分离性能的探讨

莽草酸是一种具有较高药用价值的化合物,在医药、食品、工业等领域具有重要作用。莽草酸的生产方法很多,包括植物提取法、化学合成法、微生物发酵法等,从植物中提取时使用中草药植物八角茴香,化学合成时以环戊二烯和苯醌为原料,微生物发酵生产时以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等微生物为工程菌。本文就莽草酸的微生物发酵生产方法做简单介绍,阐述了莽草酸树脂分离性能等的研究,并对莽草酸未来发展应用做出展望。     

芳香族香料化合物生物合成研究进展

芳香族化合物在香料中占很大的比重,传统生产方式有化学合成和植物提取。化学合成依赖于石油资源,并具有环境不友好、反应条件恶劣等缺点。植物提取方法受限于植物资源,且占用耕地。近年来,随着代谢工程和合成生物学技术的发展,利用可再生原料,微生物合成芳香族香料化合物成为一种新的生产方式。文中介绍了大肠杆菌和酵母菌等模式微生物合成芳香族香料的研究进展,包括利用莽草酸途径合成香兰素等,聚酮途径合成覆盆子酮等。综述重点介绍了生物合成途径解析、人工合成途径创建及代谢调控等,为微生物发酵法生产芳香族香料化合物提供参考。     

长链二元酸发酵菌种创制和工艺研究进展

长链二元酸作为合成多种高附加值化学品的原料,已广泛应用于化工、农业和医药等领域,目前全球对于长链二元酸的需求呈逐年增长态势。化学法合成长链二元酸对反应条件要求严苛且工艺复杂,而微生物发酵合成在经济性和难易度等方面具有无可比拟的优势。本文综述了长链二元酸的合成方法,包括化学合成法和微生物发酵法,分子工程选育高产菌株的进展以及生物发酵法生产长链二元酸的产业化现状,并就其存在的问题进行了探讨,最后对合成生物学创制长链二元酸高产菌株进行了总结和展望。     

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...     

微生物发酵法生产L-苯丙氨酸的研究进展

L-苯丙氨酸 (L-Phe) 是一种重要的必需氨基酸,广泛应用于食品、饲料添加剂以及医药等领域.L-Phe主要由化学合成法、酶法和微生物发酵法等3种方法来生产.其中,微生物发酵法由于具有原料廉价易得、环境污染较小、产物纯度高等优点成为目前国内外工业化生产L-Phe的主要方法.本文主要以大肠杆菌为例对L-Phe生物合成途...     

羟基蛋氨酸及其钙盐的合成研究进展

羟基蛋氨酸钙是复方α-酮酸片中一个重要成分,可防止氨基酸缺乏和改善代谢紊乱,对肾功能衰竭具有一定的疗效,并对钙代谢和继发性甲状旁腺功能亢进都具有益作用,同时也是重要的有机合成、药物合成及生物合成中间体.本文对近年来羟基蛋氨酸及其钙盐的合成方法进行了综述.重点介绍了氰醇水解法、蛋氨酸转化法、酮酸转化法、酮醇氧化法、氰代磷酸二乙酯法和α-羟基-γ-丁内酯法等在羟基蛋氨酸及其钙盐合成中的应用.     

L-丙氨酸厌氧发酵关键技术及产业化

传统氨基酸制造主要是通过化学合成或好氧发酵实现。相对于化学合成,微生物发酵可以实现以可再生资源为原料直接生产氨基酸,减少了对石油基原料的依赖,解决了化学合成高污染、高能耗等问题。好氧发酵具有生长快、产量高等特点,但好氧发酵中大量碳源用于细胞生长容易造成糖酸转化率低、能耗高等问题。厌氧发酵是近年来新出现的氨基酸生产模式,具有操作简单、无需通氧、糖酸转化率高容易接近理论最大值等优势。L-丙氨酸是国际上首个实现厌氧发酵产业化生产的氨基酸。本文以L-丙氨酸为例,综述了氨基酸厌氧发酵过程中的关键问题及其在产业化实施中的应用。未来,随着厌氧发酵关键技术在更多化合物生物制造技术中的突破,这种低成本、高效、低碳环保型发酵方式将会带来更大的经济价值和社会效益。     

果胶酶生产及工业应用进展

果胶酶是水解酶家族成员,也是生物技术领域的重要酶,其在全球工业酶市场中所占份额约为25%。果胶酶在工业生产中应用广泛,如植物纤维的脱胶、茶和咖啡的发酵、废水处理、纸浆漂白和动物饲料生产等。在果胶酶的天然来源中,由于微生物具有独特的理化性质,最常被用以生产果胶酶。然而,与许多其他工业酶一样,果胶酶也存在野生菌株产量低、工业生产率低等制约因素,因此,目前果胶酶的研究重点主要集中在如何提高工业规模的生产水平。主要介绍了果胶酶的天然来源,以及在这些来源的基础上通过基因工程改造以获得果胶酶高效表达的最新策略,并概括总结了果胶酶发酵工艺和工业应用,以期为生产具有高活性的果胶酶,提高工业生产的效益奠定理论基础。     

Towards lactic acid bacteria-based biorefineries

Lactic acid bacteria (LAB) have long been used in industrial applications mainly as starters for food fermentation or as biocontrol agents or as probiotics. However, LAB possess several characteristics that render them among the most promising candidates for use in future biorefineries in converting plant-derived biomass—either from dedicated crops or from municipal/industrial solid wastes—into biofuels and high value-added products. Lactic acid, their main fermentation product, is an attractive building block extensively used by the chemical industry, owing to the potential for production of polylactides as biodegradable and biocompatible plastic alternative to polymers derived from petrochemicals. LA is but one of many high-value compounds which can be produced by LAB fermentation, which also include biofuels such as ethanol and butanol, biodegradable plastic polymers, exopolysaccharides, antimicrobial agents, health-promoting substances and nutraceuticals. Furthermore, several LAB strains have ascertained probiotic properties, and their biomass can be considered a high-value product. The present contribution aims to provide an extensive overview of the main industrial applications of LAB and future perspectives concerning their utilization in biorefineries. Strategies will be described in detail for developing LAB strains with broader substrate metabolic capacity for fermentation of cheaper biomass.     

我国工业生物过程工程研究进展

工业生物技术的进步离不开工业生物过程工程研究的不断深入及发展,我国作为工业发酵大国在工业生物技术由实验室向产业化转化过程中面对诸多挑战,由此而逐渐发展起来的我国工业生物过程工程发展先后经历了多个阶段,伴随着不同阶段的发展,我国的工业生物技术水平得到不断的提升。本文重点回顾了近三、四十年来我国工业生物过程工程发展的历程,包括早期由化工过程研究引入的动力学模型化研究、基于过程控制的优化理论与方法的应用、基于过程在线监测技术发展起来的参数相关性分析方法、过程多尺度理论的建立、基于现代固态发酵的新型固态发酵罐的设计及优化技术发展等。通过对生物过程工程发展历程的回顾对先进工业生物过程发展面临的技术难题及由此引出的未来发展重点方向进行了探讨。     

基于基因组DNA诱变的遗传重组改造乙醇工业酵母的耐热性及发酵性能

酵母菌是乙醇发酵工业中非常重要的微生物细胞工厂,发酵过程中温度变化胁迫一直是影响生产效率的重要瓶颈之一,选育具有广泛温度适应性的酵母菌株对提高发酵性能和降低生产成本具有重要意义。通过化学诱变和基于基因组DNA诱变的遗传重组技术对乙醇工业酵母菌的温度适应性进行改造,获得耐热性能和发酵性能得到提高的重组酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae T44-2。重组菌株T44-2的最高生长温度比原始菌株CE6提高了3 ℃,48 ℃和52 ℃热激处理1 h,重组菌株的细胞存活率分别是原始菌株的1.84     

发酵法生产生物表面活性剂

发酵法生产表面活性剂相对于化工法而言有着无可比拟的优势。综述了发酵法生产生物表面活性剂的微生物源、发酵机理、发酵条件和产物分离技术等方面的研究进展 ,并简要介绍了其工业应用前景。     

S-腺苷甲硫氨酸的研究进展

S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲硫氨酸和三磷酸腺苷相结合的代谢物,广泛存在于动植物和微生物体内,参与40多种生化反应,主要作为三种代谢途径(转甲基、转硫基、转氨丙基)的前体,临床上被广泛用于治疗肝病、抑郁症、关节炎等。SAM的制备方法主要有化学合成法、酶促合成法、发酵法三种。化学合成的SAM是消旋体,需进行光学拆分,且存在产率低、原料L-高半胱氨酸价格昂贵和环境污染等问题。酶促合成法合成的SAM纯度高,但原料ATP成本太高。发酵法已成为目前生产SAM最常用的方法,欧洲利用发酵法生产SAM已实现了产业化,但国内的起步较晚,目前还处于实验室研究阶段。因此,应加强发酵法生产SAM的产业化关键技术研究。     

发酵法生产长链二元酸研究进展

发酵法生产长链二元酸相对于化工法而言有着无可比拟的优势。本文综述了发酵法生产长链二元酸的微生物源、产酸机理、产酸条件和产物分离技术等方面的研究进展 ,并简要介绍了其工业应用前景。     

New perspectives of gibberellic acid production: a review

The gibberellins (GAs) are an important group of hormones which exert various effects on promoter and regulator of plant growth. Gibberellic acid (GA(3)) is a natural plant hormone, with great economical and industrial importance. It affects stem elongation, germination, elimination of dormancy, flowering, sex expression, enzyme induction and leaf and fruit senescence. Despite its diverse applications, the use of GA(3) is limited due to its high production costs. The industrial process currently used for the production of GA(3) is based on submerged fermentation (SmF) techniques. As an alternative for its production, solid state fermentation (SSF) has also been investigated for its ability to increase the yields of GA(3) with the use of agro-industrial wastes as support/substrate, which contributes to the decreased production costs. This review describes GA(3)'s physical, chemical and biological properties, its production by fermentation and new advances that are being carried out with special interest on the SSF technique.