芝麻香型高温大曲制曲过程中理化生化与细菌DGGE指纹图谱的探究

采用16S rRNA、PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,在芝麻香型高温大曲培曲及前期储存期间进行采样,并分别对高温大曲的各项理化生化指标变化规律及细菌DGGE指纹图谱进行综合分析,揭示了在高温制曲及贮存进程中,各项理化生化指标的变化规律及细菌种类具有多样性及相似性,该探究为指导高温大曲功能微生物筛选应用、优化提升大曲制作工艺提供参考。

智能生物反应器装备制造进展

生物反应器是生物医药和生物技术产业的核心装备,全球生物反应器市场规模逐年增长,将成为装备制造领域重要的增长点。随着合成生物学和人工智能技术的迅猛发展,高通量、微型化生物反应器已开始应用于工艺开发和优化,大型生物反应器则朝着低能耗、智能化方向发展。生物反应器流场结构的复杂性是导致生物过程放大困难的关键问题之一,需要对反应器内的混合、传质、剪切等要素进行综合研究。为了提高生物反应器效率,需要采用人工智能和机器学习等技术进行数据采集和优化。未来结合生物技术、信息技术和控制技术的高集成度智能生物反应器将在多个领域有更广阔的发展空间。

10-羟基-2-癸烯酸功能与合成方法研究进展

蜂王浆是年轻工蜂上颚腺的浓稠的乳白色分泌物,作为一种天然的蜂产品,被广泛应用于食品和保健品等各个领域。10-羟基-2-癸烯酸(10-hydroxy-2-decenoic Acid,10-HDA)是蜂王浆中所特有的一种中链不饱和脂肪酸,具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、降低血糖、血脂和抗辐射等多种活性功能。利用物理吸附或有机溶剂处理,可以在蜂王浆中有效提取出10-HDA成分,此外,还可以利用8-羟基辛醛、1,8-辛二醇等物质,通过各种化学反应合成10-HDA。近年来,也出现了使用微生物生产10-HDA的方式,这种方法因其成本低、污染小的特性,迅速成为了研究热点。通过归纳总结10-HDA的理化性质、生理活性及生产10-HDA的各种方法,简要阐述了不同的生产方式的优缺点,并对其中存在的问题进行讨论和展望,旨在为10-HDA的深入研究提供借鉴与参考。

浓香型白酒酿造区域空气微生物群落结构研究

为探究浓香型白酒厂不同区域空气微生物的群落结构特征,利用Illumina Miseq高通量测序技术对趵突泉浓香型酒厂厂区内、酿酒车间外、酿酒车间内空气微生物的群落结构及分布情况进行研究。结果表明,厂区内空气样品微生物菌群最丰富,多样性最高,酿酒车间内多样性较低,表明在长期酿造过程中,经过不断地筛选,淘汰不适应酿酒环境的微生物,适宜的微生物富集形成了与环境相适应且相对稳定的微生物区系。从所有空气样品中共检测出748个细菌操作分类单元(OTUs),340个真菌操作分类单元;共注释到20个细菌门、289个细菌属和7个真菌门、149个真菌属。酒厂不同区域空气样品细菌菌群差异较大,真菌菌群相似度较高,与厂区内空气样品微生物相比,酿酒车间内、外微生物群落更接近。此外,在酿酒车间内还发现了机械化浓香型白酒酿造特有的副球菌属(Paracococcus)等微生物菌群。

窖泥培养液配方优化及其在退化窖池养护中的应用

以浓香型白酒生产过程中的原材料、副产物为基础,研制窖泥培养液,对退化窖池进行养护。采用单因素试验对窖泥培养液基础配方进行优化,在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken法,以老窖泥添加量、黄水添加量、培养温度和培养时间为因素对培养液进行优化。结果表明,当老窖泥添加量为11.80%、黄水添加量为10.80%、培养温度为37℃、培养时间为37 d时,窖泥培养液中的己酸产率达到最大值,为7.27 g/L。将培养液对退化窖池进行实践应用,原酒中己酸乙酯含量由1.74 g/L提升至3.47 g/L。

基于PCR-DGGE技术分析浓香白酒窖泥梭菌多样性

窖泥是浓香型白酒酿制过程中最主要的微生物源,窖泥中微生物的类型、丰度、新陈代谢活动等均对浓香型白酒品质产生很大的影响。为探究窖泥中梭菌微生物的多样性,利用窖泥理化结合聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术对10个窖泥样品中的梭菌群落及变化规律进行研究。结果表明,所选10个窖泥的理化参数均符合优质窖泥指标要求;在微生物层面,窖泥中检测到的梭菌在属水平上有:嗜碱菌属、丁酸弧菌属、梭菌属、喜热菌属、瘤胃梭菌属、粪球菌属、沉淀杆菌属(Sedimentibacter)、钙原杆菌属(Caldicoprobacter)、温带菌(Tepidimicrobium)、梯氏菌(Tissierella)、孢子菌(Sporanaerobacter)、硫酸盐还原菌属、鲁替孢菌属和梭状芽胞杆菌(Clostridiisalibacter)等,这些菌是优质窖泥的重要指示菌,可知窖泥中含有极其丰富的酿酒功能菌。揭示了可能在白酒酿造中起关键作用的梭菌菌群,在分子水平上为研究浓香型白酒提供了理论依据。

丙氨酸制备研究进展

丙氨酸是一种脂肪族的非极性疏水性氨基酸,是人体的非必需氨基酸,可通过身体的新陈代谢合成,根据构型,丙氨酸目前可以分为L-丙氨酸、D-丙氨酸、DL-丙氨酸及β-丙氨酸。丙氨酸目前广泛应用于食品添加剂、药品、保健品和表面活性剂等。为了避免传统工艺生产方法带来的污染等问题,丙氨酸的合成逐步被微生物发酵法及酶催化法所替代,绿色、温和、高产量的生物合成方法大大提高了丙氨酸含量的同时也为丙氨酸市场带来了发展前景。该文从丙氨酸的应用及合成方法等方面阐述了丙氨酸微生物合成的研究进展。

基于傅立叶变换中红外光谱技术的浓香型基酒快速检测

为在线监测浓香型白酒酿造过程中不同馏分的质量情况,以摘酒工艺过程中的基酒为研究对象,利用傅立叶变换中红外光谱结合偏最小二乘法建立了基酒中乙醇、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、己酸、丁酸8种化合物的快速检测模型。酒精度、乙酸乙酯、乳酸乙酯预测模型的决定系数R2为0.99,己酸乙酯分析模型的R2为0.95,丁酸乙酯、乙酸、己酸检测模型的R2约为0.90,丁酸模型的R2为0.79。8种化合物的红外光谱预测结果与化学值均有良好的线性相关性,并且化合物含量范围越宽,含量分布越均匀,模型的拟合度越好。不同季节温差大会引起基酒红外吸收光谱波动,导致模型检测准确性降低,通过温度补偿全局校正的方法建立的检测模型解决了这一问题,为实现在线自动化摘酒提供了一种可行性方案。

模式识别方法在酒行业中的应用研究进展

随着信息化及智能化制造的普及,酿酒行业面临海量数据的采集和统计需求,依托于大数据系统和快速检测方法的各种模式识别方法建模在酒行业中的应用越来越广泛。总结了偏最小二乘法、主成分分析法、人工神经网络法、支持向量机及其他模式识别方法在酒行业中理化检测、质量等级分类、品牌鉴别、酒龄鉴定、产地溯源、智能摘酒等方面的应用研究成果。此外,还对不同方法间组合使用建模进行了说明,旨在为酒类酿造过程中产生的模糊数据建模、分析和应用提供思路。

重组葡萄糖脱氢酶的酶学性质及其偶联辅酶再生

为解决生物催化氧化还原反应中辅酶循环问题,人工合成密码子优化后的嗜酸热源体Thermoplasma acidophilum葡萄糖脱氢酶基因Sygdh,于E.coli BL21 （DE3）中表达,粗酶液经镍柱亲和层析获得纯化的重组葡萄糖脱氢酶SyGDH.SDS-PAGE显示相对分子质量为41.0 kDa.酶学性质分析表明：该酶的最适pH值为7.5,在pH 6.0～8.0稳定;最适反应温度为40℃,在55℃以下稳定;最适条件下其比活性达4.5 U/mg; Zn2＋对其有明显激活作用;该酶对NADP＋的亲和力大于NAD＋且对大多数有机溶剂有良好的耐受性;对D-葡萄糖的Km和Vmax值分别为28.2 mmol/L和6.5 U/mg.在葡萄糖脱氢酶与羰基还原酶偶联构建的NADPH辅酶循环体系中,以4-氯乙酰乙酸乙酯为底物,羰基还原酶催化产物4-氯-3-羟基丁酸乙酯的产率为99.0％,是未添加葡萄糖脱氢酶时产物产率的3.11倍,表明重组SyGDH具有为生物催化氧化还原反应提供辅酶NADPH再生的能力.

皂苷类似物与肾素的分子对接和结合能分析

肾素是治疗高血压疾病的重要靶标之一,对肾素抑制剂大豆皂苷I及其类似物大豆皂苷II、甘草皂苷、单葡萄糖醛酸甘草皂苷元与肾素进行分子对接,采用分子动力学模拟和MMPBSA相结合的方法计算对接复合物的结合自由能,并且对各部分贡献能以及分子间相互作用进行分析。结果表明范德华力和静电相互作用是复合物形成的主要驱动力,S2和S3是肾素和皂苷相互作用重要的活性口袋,Ala229、Asp38、Asp226、Gly228和Tyr83是肾素中与这类抑制剂形成疏水作用的重要氨基酸残基,Ser230、Tyr231、Ser84则可与抑制剂形成氢键。对接结果与皂苷抑制能力吻合性较好,可为新的肾素抑制剂的发现奠定基础。

共表达透明颤菌血红蛋白对毕赤酵母产β-甘露聚糖酶发酵过程的影响

为了改善高密度发酵生产β-甘露聚糖酶过程中的溶氧限制,提高β-甘露聚糖酶产量,将VHb和β-甘露聚糖酶基因置于AOX1启动子调控之下,进行VHb和β-甘露聚糖酶基因在毕赤酵母中的共表达。经密码子优化合成VHb基因,插入表达载体p PICZαA,整合到β-甘露聚糖酶工程菌中,通过G418和Zeocin抗性筛选共表达VHb基因的重组酵母工程菌。在30 L发酵罐水平上分析共表达VHb菌株(VHb+)与初始菌株(VHb-)对β-甘露聚糖酶表达的差异。结果显示,限氧条件下,VHb+菌株的β-甘露聚糖酶的表达量比对照菌株VH b-高90%,且透明颤菌血红蛋白提高了甲醇耐受性,缩短发酵周期约40 h。

宇佐美曲霉环氧化物水解酶基因的克隆与生物信息学分析

环氧化物水解酶(Epoxide hydrolase,EH)是酶法拆分消旋体环氧化物,制备光学活性环氧化物和邻二醇的重要酶之一。通过RT-PCR和新构建的THSO-PCR侧翼未知DNA序列扩增技术,克隆了一种来源于宇佐美曲霉(Aspergillus usamii)E001的EH基因,命名为Aueh2(GenBank No.KF061095),并对该基因进行了相关生物信息学分析。Aueh2的DNA序列长度为2 481 bp,其中包含了5′端和3′端侧翼调控序列,6个内含子序列和编码cDNA序列。开放阅读框序列长度为1 188 bp,编码395个氨基酸,对应的蛋白质命名为AuEH2;该蛋白质为无信号肽的亲水蛋白质,其理论相对分子质量44.6 kD;其三维结构包含EH典型的"α/β"核心催化结构域和"帽子"结构域,活性中心由催化三联体Asp191、His369和Glu343组成。本课题研究成果为深入研究AuEH2及其应用奠定了基础。

强化酒醅微生物对北方酱香型白酒风味影响的研究

由于南北方酿造环境不同,造就了南北酱香型白酒风味差异。通过向酱香酒醅中添加芽孢杆菌、丝状真菌、酯化酵母,经五轮次发酵后,对上中下三层酒醅进行五点取样,对酒醅样品进行16S和ITS测序并结合气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对酒样进行香味成分分析。结果显示,实验池中加入的3种微生物数量比对比池要高,说明加入的微生物可以在实验池中很好的存在。实验池蒸馏酒中乳酸乙酯、己酸乙酯、乙酸、乙酸乙酯、糠醛、2,3,5,6-四甲基吡嗪等风味物质含量较对照池有所提升。

肾素与抑制性地肤子皂苷相互作用的分子机制（英文）

地肤子中的木鳖子皂苷Ic和2’-O-β-D-吡喃葡萄糖木鳖子皂苷Ic有较强抑制肾素体外活性的功能。分子对接证实两皂苷与肾素结合较好,分别形成9个和4个氢键,氨基酸Ser230与Tyr231是氢键作用的关键残基,而Ala229、Met303、His301、Asp38、Arg82、Tyr83与Ile137则对疏水结合起重要作用。分子动力学模拟约1 000 ps后,两复合物平衡,均方根偏差分别为0.224 nm和0.219 nm,两皂苷降低了肾素链开始约160个氨基酸的均方根波动。分子力学泊松-波尔兹曼表面积法获得的结合自由能分别为-44.36 kcal/mol与-62.46 kcal/mol,其中主要驱动力是静电和范德华作用,而极性溶剂化能则强烈阻碍结合。3种方法综合揭示了两种地肤子皂苷抑制肾素的分子机制。

饲粮必需氨基酸高产菌株构建关键技术研发与产业化

2020年,中国大豆进口量首次超过1亿吨,其中豆柏的饲用需求是导致大豆进口依赖的主要因素之一。豆粕中的氨基酸成分是养殖动物所需蛋3的重要来源,近年来复杂的国际贸易环境影响了国内豆粕的安全稳定供给,进而增加了国内肉类供给的不稳定性。L赖氨酸、L-苏氨酸、L色氨酸和L一纈氨酸占饲粮氨基酸总量的97.3%以上,是猪、离、鱼等重要经济动物及水产的必需氢基酸,在动物体内不能合成,必须通过饲粮补充。

基于气相色谱与支持向量机的浓香型白酒基酒等级判断模型研究

以浓香型白酒基酒为研究对象,采用气相色谱技术分析基酒中的挥发性风味物质成分,以特定时间间隔内色谱峰面积为数据点进行提取和计算,结合支持向量机(SVM)建立浓香型基酒质量等级判断模型。以SVM模型预测准确率为评价指标,通过单因素试验和响应面优化试验筛选出构建模型的最佳测试集比例和色谱数据,在最优条件下,依次对SVM类型和核函数进行优化,建立四个级别基酒质量等级判断模型,并设计分级多步预测试验分析不同级别基酒的识别情况。结果表明,当测试集比例为75%,色谱数据分析起始时间为5 min,分析结束时间为19 min,数据点间隔为1 min时,c-多类别支持向量分类的径向基(RBF)核函数所建四个级别基酒分级模型的准确率最高为94.0%。按照前述方法优化后,分级多步试验优化结果表明,三级酒分级准确率为100%,一级与二级基酒分级准确率为97.2%,特级与一级基酒分级准确率为95.1%。该研究同时发现己酸乙酯、乙醇、乳酸乙酯、乙酸乙酯对分级模型的累计方差贡献率可达79.1%,是基酒质量等级划分的重要风味物质。

二硫键对提高木聚糖酶AoXyn11A热稳定性的作用

为提高米曲霉11家族中温木聚糖酶Ao Xyn11A的热稳定性,将Ao Xyn11A与源于Thermomyces lanuginosus的耐热木聚糖酶Xyn A进行三维结构比对分析,发现Xyn A的α-螺旋与β9-折叠之间存在一个二硫键;基于分子动力学模拟预测结果,利用定点突变技术在Ao Xyn11A的相应位置引入二硫键(Cys108-Cys152),获得突变酶Ao Xyn11AT;分别将Ao Xyn11A及其突变酶基因在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,经纯化,获得重组Ao Xyn11A和Ao Xyn11AT,并分析比较温度对其酶活性的影响。结果显示,重组Ao Xyn11AT的最适温度为60℃,比重组Ao Xyn11A提高了5℃;其在50℃下的半衰期t1/250为71 min,较重组Ao Xyn11A(t1/250=25 min)提高了近2倍。研究表明二硫键对提高Ao Xyn11A的热稳定性有重要作用。

米曲霉木聚糖酶N端引入二硫键对其热稳定性的影响

为提高源自米曲霉Aspergillus oryzae 11家族木聚糖酶(AoXyn11A)的热稳定性,对其相关的氨基酸残基进行定点突变改造。通过对野生型酶AoXyn11A和一种超耐热酶EvXyn11TS的N端氨基酸残基序列进行同源比较,在野生型酶N端引入一个二硫键,获得突变酶AoXyn11AM。野生型酶和突变酶的热稳定性通过同源建模和分子动力学模拟分析评估后,其基因分别在毕赤酵母GS115中进行表达并分析温度对表达产物酶活性的影响。结果表明:突变酶的最适温度由野生型酶的55℃提高至60℃;在50℃和55℃保温30 min,突变酶保留94%和45%保温处理前的酶活性,分别较野生型酶(62.5%和1.4%)有大幅度的提高。突变酶在保留了野生酶其它优良性质的基础上,提高了热稳定性,具有潜在的工业应用价值。

内切葡聚糖酶与木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达

为实现内切葡聚糖酶和木聚糖酶在毕赤酵母中的共分泌表达,进而降低酶制剂的生产成本,构建含木聚糖酶基因的重组表达载体pPICZαA-Aoxyn11A,经SacI线性化后,电转化至含内切葡聚糖酶基因Aucel12A的重组毕赤酵母GSC7中,获得双重重组毕赤酵母GSCX8。经甲醇诱导表达后,GSCX8发酵上清液中内切葡聚糖酶和木聚糖酶的活性分别为47.77IU/mL和192.71IU/mL,为单独表达菌株GSC7和GSX5的85%和80%。酶学性质分析显示,内切葡聚糖酶的最适pH为4.0,在pH3.0-8.5稳定;最适温度为50℃,在60℃以下稳定。木聚糖酶的最适pH为5.5,在pH3.0-10.0稳定;最适温度为55℃,在50℃以下稳定。GSCX8遗传稳定性测试结果表明,内切葡聚糖酶和木聚糖酶在毕赤酵母中实现了稳定的共表达。