β-胡萝卜素合成的代谢工程研究进展

β-胡萝卜素是自然界中最重要的商业化生产的植物色素之一,具有多种生理功能和生物活性。自上世纪60年代开始,随着系统生物学概念的提出以及对类胡萝卜素合成途径研究的不断深入,系统代谢工程在提高类胡萝卜素产量方面发挥了重要作用。文中在介绍β-胡萝卜素传统生产方法的基础上,重点介绍了如何运用系统代谢工程手段构建β-胡萝卜素高产菌株,并分析了进一步提高工程菌β-胡萝卜素产量所面临的主要问题及可能的解决方案,为β-胡萝卜素的高效生产提供了思路。     

丝状真菌SC－2产β－胡萝卜素的研究

利用改良的ＳＭＡ培养基富集培养从植物的落花上分离筛选出的产β─胡萝卜素的菌株ＳＣ—２。该菌株在以棉籽饼粉为主要原料的培养基上生长良好。最高生物量达５４ｍｇ干菌体／ｍｌ培养液。胡萝卜素含量１．８５ｍｇ／ｇ干菌体。ＨＰＬＣ测定β─胡萝卜素占总胡萝卜素的９０．５％。     

外源β-胡萝卜素、光照对青霉PT95菌株菌核分化和类胡萝卜素产率的影响

初步研究了外源β-胡萝卜素和光照对青霉PT5菌株菌核分化和类胡萝卜素产率的影响。结果表明,在培养基中加入外源β-胡萝卜素后,PT5菌株渗出液出现的时间、菌核出现的时间延迟了,但菌核成熟的时间没变。培养基中的外源β-胡萝卜素浓度越大,其渗出液、菌核出现的时间越迟。外源β-胡萝卜素亦能降低PT5菌株的脂质过氧化水平和菌核中的类胡萝卜素含量。高氧胁迫的光照培养条件有利于PT95菌株的菌核分化和色素在菌核中的积累;与低氧胁迫的黑暗培养条件相比,其菌核生物量和类胡萝卜素产率分别增加了18．7％和101％。以上实验结果表明,若想获得高的菌核生物量和类胡萝卜素产率,应该尽可能在高氧胁迫、无抗氧化剂存在的条件下培养PT5菌株。     

纯化光系统Ⅱ（PSⅡ）核心天线复合物CP43和CP47的共振拉曼光谱

采用ＤＥＡＥ－ＦｒａｃｔｏｇｅｌＴＳＫ６５０Ｓ阴离子交换树脂柱层 从菠菜中分离纯化了ＰＳⅡ核心天线复合物ＣＰ４３和ＣＰ４７。聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＳＤＳ＿ＰＡＧＥ）检测结果表明,纯化的ＣＰ４３和ＣＰ４７均只含１条蛋白带,证明样品纯度的可靠性。其常温（４６０－５００ｎｍ）较ＣＰ４３具有明显的精细结构。同时测定了它们的常温共振拉曼光谱,可以看出;类似于全反式构型的β－ｃａｒｏｔｅｎｅ分子,ＣＰ４３和ＣＰ     

多个调控元件调控萜类合成途径基因表达提高β-胡萝卜素的生产

强启动子对于获得目标产物最大代谢流量来说并不一定是最优的;相比之下,使用多个具有不同强度的调控元件对基因表达进行调控更有可能获得最优的表达强度.为了对比使用多个调控元件和使用强启动子调控萜类合成途径基因表达对β-胡萝卜素生产的影响,并通过对关键基因的组合调控提高β-胡萝卜素的生产.文中使用6个强度差异很大的人工调控元件,对萜类合成途径的8个基因进行调控.对于不同的基因,其最适的调控元件强度各不相同.对8个基因的调控使β-胡萝卜素产量提高1.2～3.5倍.和以前报道不一样的是,文中发现用适当强度的调控元件对dxr、ispG和ispH基因进行调控后,也能提高β-胡萝卜素的生产.对dxs和idi基因的组合调控将β-胡萝卜素产量提高了8倍,最终β-胡萝卜素产量达17.59 mg/g干重细胞.结果表明使用多个不同强度的调控元件对基因表达进行调控比仅使用强启动子调控更为有效,为提高目标产品合成能力提供了一种新的基因表达调控方案.     

青霉PT95菌株固态发酵产生类胡萝卜素的研究

本文对青霉Penicillium sp. PT95菌株在固态发酵条件下菌核内产生类胡萝卜素进行了初步研究。结果表明,在3种固态发酵培养基中,玉米粉培养基(SMA)比麸皮培养基和棉籽壳培养基更适合于PT95菌株固态发酵产生类胡萝卜素。为了增加菌核干重和提高类胡萝卜素产率,SMA中需要添加氮源、碳源和植物油。在所试的各种氮、碳源中,以硝酸钠和麦芽糖效果最佳。通过正交试验确定了在培养基盐溶液中添加硝酸钠3g/L,麦芽糖10g/L,豆油2.5g/L能使菌核干重由536g/100g提高到970g/100g(干料);类胡萝卜素产率由2149μg/100g提高到5260μg/100g(干料);β-胡萝卜素在类胡萝卜素中的含量由614%提高到71.3%。     

补料工艺对三孢布拉霉菌合成β-胡萝卜素的影响

微生物发酵法是现在国际上工业化生产天然β-胡萝卜素的主要研究方向,三孢布拉霉菌是其中一种理想的出发菌株。为进一步提高此菌株的合成能力,本文采取了在发酵过程中添加结构类似物的方式,研究了不同时间和不同浓度下补料对最终合成β-胡萝卜素的影响,确定了补料工艺对最终产物合成的促进作用,其中尤在发酵24hr时添加0.01%的巴比妥酸效果最佳。     

《科学》：动物体内可自制胡萝卜素

长期以来，人们认为通过饮食是动物获取所需胡萝卜素的难一来源。然而，美国亚利桑那大学研究人员新公布的研究成果发现。一种名为豌豆蚜虫的昆虫能够生产制造自身所需的基本营养成分——胡萝卜素。研究论文发表在《科学》杂志上。     

β-胡萝卜素发酵过程中关键的代谢产物--三孢酸

利用三孢布拉氏霉菌(Blakelea trispora)发酵生产β-胡萝卜素发现：使用( )、(-)菌混合的培养物与分别使用“ ”、“-”菌的培养物相比,β-胡萝卜素产率可提高3～15倍;既使用膜将( )、(-)菌株隔开培养,这种作用仍然很明显。究其原因,主要是混合培养物中生成的β因子或称三孢酸在起作用。主要介绍了三孢酸的性质、作用机理和功能、合成路线及其分离纯化,以期为类胡萝卜素实现工业化生产提供依据。     

四种维生素对杜氏盐藻生长的影响

杜氏盐藻,简称盐藻,属绿藻门、绿藻纲、团藻目、盐藻科、杜氏藻属[1],广泛分布于海洋、盐湖等盐度较高区域,富含蛋白质、多不饱和脂肪酸、多糖、β-胡萝卜素等,在食品、医药保健、化工和养殖业中具有独特经济价值.