传统发酵乳品中产广谱细菌素乳酸菌选育

为选育产广谱细菌素乳酸菌,采用琼脂扩散法对甘肃牧区传统发酵乳品中分离纯化的96株乳酸菌进行了筛选,并确定产细菌素菌株,具有最佳抑菌效果的菌株经重离子束12C6+辐照诱变,再采用培养皿分区法进行6种指示菌广谱抑菌性能比较。结果表明,琼脂扩散法筛选出抑菌效果最佳的产细菌素菌株Lp1,经辐照诱变得到98株突变菌,选育出对大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)、沙门氏菌(Salmonella)、志贺氏菌(Shigella)和克罗诺杆菌(Cronobacter)抑菌性能均明显优于出发菌株Lp1的5株突变株L088、L087、L063、L049、L010进行广谱抑菌试验,其中菌株L088和L063为广谱抑菌性能较好菌株,突变株L088对上述6种指示菌的抑菌扇环半径比出发菌株Lp1抑菌扇环半径分别提高47.81%、33.28%、22.97%、45.25%、21.39%、40.21%,突变株L063对上述6种指示菌的抑菌扇环半径比出发菌株Lp1抑菌扇环半径分别提高54.27%、29.18%、25.37%、58.03%、17.85%、42.13%。采用培养皿分区法可同时在1个培养皿中完成检测6种指示菌的抑菌试验,可高效筛选产广谱细菌素乳酸菌。

抗真菌内切几丁质酶酶学性质及制备低聚壳寡糖功能分析

为开发几丁质及壳聚糖生物转化活性寡聚糖并实现几丁质酶在食品防腐及生防方面的应用,从金色链霉菌(Streptomyces aureofaciens)XZ-Sa62中分离纯化几丁质酶(ChiA-Sa62),并研究其生物转化及抗菌功能。本实验采用Q-Sepharose Fast Flow、Sephadex G-100层析和反相高效液相色谱纯化ChiA-Sa62,经纯化后ChiA-Sa62纯化倍数为41.3倍,比活力为1119.8 U/mg。并采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱测得ChiA-Sa62是分子质量为62.55 kDa的单亚基蛋白。ChiA-Sa62在50℃和pH 5.0的条件下,活性最高,并在60℃以下及pH 3.0~9.0范围内有良好稳定性。金属盐离子Ca^(2+)、Mn^(2+)、Mg^(2+)和Co^(2+)可激活酶活性。ChiA-Sa62对几丁质及脱乙酰度75%的壳聚糖具有专一内切水解活性,薄层色谱显示,水解产物分别为2~5个N-乙酰氨基葡萄糖单位的几丁寡糖和2~4个D-氨基葡萄糖单位的壳寡糖。ChiA-Sa62对底物胶体几丁质的米氏常数K_m和最大反应速率V_(max)值分别为2.75 mg/mL和64.52 U/mg。ChiA-Sa62可强烈抑制所试病原真菌菌丝生长;碘化丙啶染色显示,经ChiA-Sa62处理后的灰葡萄孢菌丝其细胞膜受到破坏。水解产物壳寡糖对致病性G^(-)菌(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和G~+菌(金黄色葡萄球菌和蜡样芽孢杆菌)有抑制作用,并且LIVE/DEAD染色显示壳寡糖可致使金黄色葡萄球菌死亡。本实验结果表明,Chi A-Sa62几丁质及壳聚糖在生物转化以及食品防腐及生物防治方面具有较大的应用潜力。

不同水力停留时间对新疆油田压裂返排液COD去除及微生物菌群特征研究

针对新疆油田压裂返排液较难处理的现状,采用生物膜法作为处理工艺的主要单元,探究不同水力停留时间(HRT)对化学需氧量(COD)去除的影响,通过高通量测序和功能预测确定不同水力停留时间下的微生物群落特征.结果表明:水力停留时间48 h是生物膜法处理新疆油田压裂返排液的适宜水力停留时间,COD去除效率最高,进水COD平均去除率46.77%,平均去除速率83.33 mg·(L·d)^(-1).相对于水力停留时间36、72 h,水力停留时间48 h的微生物多样性更高,群落组成更丰富,且形成以Proteobacteria(变形菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)、Campylobacterota(弯曲菌门)、Bacteroidota(拟杆菌门)和Desulfobacterota(脱硫菌门)为主要优势菌的微生物群落.微生物菌群具有难降解物质代谢的功能基因,可促进新疆油田压裂返排液的生物降解.

微生物提高油藏原油采收率进展

文章从油藏中普遍存在的采油微生物类群及其驱油机制、微生物采油技术的矿场应用、采油微生物的响应等方面对油藏微生物及其提高原油采收率进展进行综述.同时从营养剂在油藏储层中的分布、油藏环境下微生物生长代谢活性、油藏微生物定向调控等方面阐述了微生物采油技术发展的基础问题.

微生物岩土工程技术的过去、现在与未来

微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制。文章梳理了微生物诱导碳酸钙沉积技术(MICP)的研究现状,系统归纳了固化原理和改良岩土体的物理力学特性,并分析得出固化效率主要受到反应物自身和外部环境两方面的影响。当前MICP技术已初步应用于土体固化、裂缝修复、防渗处理、污染修复及微生物水泥等领域,但由于矿化难以均匀、反应物不经济、微生物及脲酶活性期短且受环境干扰大、代谢产物附带毒性、现场应用性差,该技术目前主要限于实验室水平。作者分别提出了可能的突破与改进方向,并结合实验室成果指出豆粕进行菌体扩培和脲酶供给的碳源优势,以及将磷石膏作为现场钙源的环保性和经济性,以期为从事微生物岩土工程研究与技术开发的人员提供参考。

放线菌聚酮类化合物生物合成体系重构研究进展

放线菌因其丰富的次级代谢产物而成为候选药物发掘的宝贵资源库,其蕴含的活性化合物包含聚酮类、非核糖体肽类、氨基糖苷类、萜类等,其中聚酮类化合物占比最大。大环内酯是聚酮类化合物的典型,常常被用作抗生素、抗肿瘤剂、免疫抑制剂、抗寄生虫剂等,具有重要的生物学意义。本文立足聚酮类大环内酯的生物合成过程,提出了从基因组重塑、调控通路重组、组合代谢工程及聚酮类化合物结构的衍生与多样化等多角度,实现放线菌聚酮类生物合成体系的优化,为工业规模生产聚酮类药物及其新型衍生物提供技术支撑。通过这种多维度的方法,结合最新的合成生物学使能技术,遵循绿色、环保、高效和可持续的策略,可以更有效地优化和增强放线菌中聚酮类化合物的生产,为未来药物的开发和生产提供新的可能性。

江汉油田中高温高矿化度油藏采油功能菌群落结构分析

油藏中存在丰富的内源微生物,通过激活内源微生物,利用其生长繁殖的代谢产物与油藏原油的作用实现提高稠油油藏原油采收率的目的。因此,掌握油藏内源微生物群落的结构组成和多样性信息对于高效采油功能菌的筛选至关重要。利用二代测序技术对江汉油田普通稠油油藏的4个中高温高矿化度区块采出液中的细菌和古菌群落组成进行了多样性分析。结果表明,4种样品中古菌种类丰富,均高于细菌种类;在属水平上,细菌群落主要以Pseudomonas、Thauera、Halobacillus和Marinobacter为主,古菌群落主要以Halogeometricum、Methanobacterium和Methanothermobacter为主;4种样品中的内源微生物群落均具有降黏和脱氮的性能,表明江汉油田内源微生物具有降黏和脱氮的巨大潜力,可通过不同培养基富集筛选高效的采油功能菌,为其在提高江汉油田采收率的应用奠定了基础。

亮斑扁角水虻幼虫生物转化对鸡粪中FAdV-4的消减作用研究

将亮斑扁角水虻幼虫(black soldier fly larvae,BSFL)接入含禽腺病毒血清4型(FAdV-4)的鸡粪中(0~18 d),采用TaqMan qPCR和16S rDNA高通量测序分析了BSFL转化过程中FAdV-4含量的动态变化和微生物区系演化。结果表明,BSFL转化能够显著消减鸡粪中的FAdV-4群体载量,转化18 d时FAdV-4减少率达到了99.63%,明显高于对照组(64.74%),并且增加BSFL接种量和日龄能增强对FAdV-4的消减作用;BSFL转化使得物料中的细菌多样性显著降低;厚壁菌门、假单胞菌属受到抑制,而拟杆菌门、异常球菌-栖热菌门丰度则明显提高;居绿藻菌属、特吕珀菌属在BSFL转化体系中与FAdV-4消减密切相关。

聚羟基脂肪酸酯生产菌种及发酵工艺研究进展

首先对聚羟基脂肪酸酯(PHAs)发酵菌种的选育情况及发酵特性进行比较全面的介绍,对已报道过的发酵工艺进行系统性综述、比较及分析。最后,归纳目前利用微生物发酵生产PHAs存在的问题,并对PHAs发酵菌种及工艺的未来发展趋势及重点研究方向进行展望。

红色诺卡氏菌高产菌的ARTP诱变选育与发酵条件优化

以红色诺卡氏菌(Nocardia rubra)FIM-PO8为出发菌株,采用常压室温等离子体(ARTP)技术进行诱变,经筛选获得遗传较稳定的Nocardia rubra高产菌株FIM-PO8-16,并通过单因素实验和正交实验优化了菌株FIM-PO8-16的发酵工艺。确定最佳发酵培养基组分为:酵母粉2.5%、葡萄糖2.5%、蛋白胨0.5%、糊精1.0%;最佳发酵条件为:种子液菌龄30 h、初始pH值7.2、接种量2.0%、装料量100 mL/500 mL、转速230 r·min^(-1)、发酵温度32℃。在此条件下,FIM-PO8-16菌体细胞浓度大幅提高,达到8.31%。

白原胶基因工程菌株 Xanthomonas campestris ΔrpfB ΔxanK发酵工艺优化

黄原胶是一种亲水杂多糖,广泛应用于食品、药品、化妆品等领域,但因其自身带有菌黄素而呈黄色,限制了其应用范围。野油菜黄单胞菌工程菌株Xanthomonas campestrisΔrpfB ΔxanK可以生产不含有菌黄素的黄原胶,命名为“白原胶”,具有极其广阔的市场应用前景,但其发酵培养条件亟待进一步优化。本研究通过单因素实验和正交实验对Xanthomonas campestrisΔrpfB ΔxanK菌株发酵培养基进行优化,以提升胶体产量,并用15 L机械搅拌发酵罐进行放大验证,对最终生产的胶体和市售黄原胶通过红外光谱进行比对验证。结果表明,最佳发酵培养基为玉米淀粉蔗糖(31,质量比)5%(质量分数,下同),蛋白胨0.2%,K_(2)HPO_(4)0.4%,CaCO_(3)0.5%,大豆0.3%,初始pH 8,接种量5%(体积分数),摇床转速220 r/min,发酵温度28℃,发酵时间72 h。摇瓶产量可以达到33.8 g/L。经15 L机械搅拌发酵罐扩大实验,前期通气量1 vvm,后期逐渐增大到2 vvm,前36 h转速250 r/min,后36 h转速400 r/min,发酵72 h最终产量为38.4 g/L。红外光谱分析显示,白原胶结构与市售黄原胶结构吻合,证明两者具有相同的结构。本研究为Xanthomonas campestrisΔrpfB ΔxanK菌株的工业化应用提供了科学合理的发酵策略,为白原胶进一步的工业应用提供参考。

响应面法优化聚丙烯酰胺降解复合菌的降解条件

为了解决聚丙烯酰胺造成的环境污染问题,通过富集、驯化从大庆油田含聚丙烯酰胺的污水中分离得到13株聚丙烯酰胺降解细菌,采用淀粉碘化镉分光光度法测定其降解率,从中筛选出3株降解率较高的细菌A1、E1和E4,经形态学和分子生物学鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens)和产气克雷伯氏菌(Klebsiella aerogenes)。分别研究了聚丙烯酰胺的初始浓度、接菌量、不同碳氮源和金属离子等条件对复合菌A1E1E4降解聚丙烯酰胺的影响,并采用响应面法优化其降解条件。结果表明:复合菌A1E1E4以接菌量2%接种到聚丙烯酰胺的质量浓度为300.00 mg/L、NH_(4)Cl的质量浓度为569.48 mg/L、葡萄糖的质量浓度为709.16 mg/L、Ca^(2+)的浓度为3.57 mmol/L的基础培养液中,在温度为30℃条件下培养5 d,降解率达到61.45%。将复合菌A1E1E4加入到含聚丙烯酰胺油田污水中,70 d时降解率可达93.72%,比自然降解提高了70.84%。

乳酸克鲁维酵母表面展示系统研究

酵母表面展示技术通过将目标蛋白锚定在细胞表面,广泛应用于疫苗制备、药物筛选、环境治理、菌株筛选等领域。为在乳酸克鲁维酵母中进行医药蛋白的高效生产并开展蛋白质工程研究,利用酿酒酵母来源的Sed1作为锚蛋白,His Tag作为检测靶标,在乳酸克鲁维酵母中进行表面展示系统的构建,并利用间接法免疫荧光标记和全细胞流式分析相结合的方法进行高通量表征。激光扫描共聚焦显微镜成像结果进一步证实了人血清白蛋白的成功表达。优化检测条件后,最高展示效率达89.8%。研究首次在乳酸克鲁维酵母中建立并系统优化了酵母表面展示系统,为在乳酸克鲁维酵母中开展高效蛋白质生产和蛋白质工程研究奠定了基础。

Plackett-Burman和Box-Behnken试验优化莫海威芽孢杆菌HXS-LV12产纤维素酶发酵工艺

本试验以莫海威芽孢杆菌HXS-LV12为研究对象,优化其发酵产纤维素酶工艺。首先,通过单因素试验对其发酵工艺(碳源种类、碳源质量浓度、氮源种类、氮源质量浓度、无机盐种类、无机盐质量浓度、转速、接种量、发酵时间、初始pH和发酵温度)进行初步优化,然后通过Plackett-Burman试验,筛选出3个显著影响HXS-LV12产纤维素酶的因素,再利用最陡爬坡试验确定其产纤维素酶的最大响应区域,然后通过Box-Behnken试验确定其最优产纤维素酶工艺。优化工艺条件为羧甲基纤维素钠(CMC-Na)质量浓度32.9 g/L,酵母浸粉(YEP)质量浓度17.6 g/L,磷酸氢二钾质量浓度5.7 g/L,转速190 r/min,接种量6.5%,发酵时间24.0 h,初始pH 7.0,发酵温度33.0℃。在此培养条件下,HXS-LV12产纤维素酶活力达到(40.53±0.43)U/mL,是优化前的2.05倍。

次黄嘌呤核苷酸脱氢酶及其促进酿酒酵母核酸合成的研究进展

核糖核酸(Ribonucleic acid,RNA)的降解产物及其衍生物具有多种生物学功能,属于药食同源,近年来已在新型食品增味剂、保健品、抗病毒制剂及农用增产剂等方面广泛使用,具有较高的市场价值,目前主要通过发酵法培养微生物获得,然后被酶促转化成多种降解物及衍生物,以满足市场需求。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是公认的食品安全性微生物,且核酸含量较高,是理想的RNA生产微生物。微生物系统工程团队(本团队)在前期的研究中发现,强化次黄嘌呤核苷酸脱氢酶(Inosine monophosphate dehydrogenase,IMPDH)有利于提高酿酒酵母核糖体RNA(Ribosome RNA,rRNA)的合成。而从医药角度,IMPDH一直被作为研发抗癌、抗病毒和抗寄生虫药物的靶点。本文综述了IMPDH的研究现状,重点介绍了酿酒酵母IMPDH的生物学功能、结构、同工酶及表达调控机制,并结合IMPDH与rRNA合成的关联,展望了其在提高酿酒酵母核酸产生中的作用,以期为突破核酸产业的技术瓶颈提供理论依据。

拉曼光谱技术在微生物细胞代谢动态研究中的应用进展

拉曼光谱是一种基于拉曼散射的光谱分析技术,具有高效率、非接触和实时性的优点,常用于微生物学研究中的微生物细胞生理生化分析。该文简单介绍了拉曼光谱在微生物细胞分析中的优势,主要总结了其在真菌(酵母、动植物病原真菌)、细菌(产芽孢细菌、病原细菌)和微藻细胞研究中的应用,并展望了拉曼光谱分析技术未来的发展方向。为深入开发利用微生物资源和微生物快速分类鉴定及选育等提供新的思路。

反硝化产气温和食酸菌G21及其在油田生产中的应用潜力

以反硝化产气菌在油田生产中的潜在应用为出发点,从油田产出液中分离到一株兼性厌氧反硝化产气菌G21,对菌株G21进行了16S rRNA基因和反硝化功能基因分析,并基于产气效果对最佳碳源及碳氮比进行优化,测定产生气体的组分,从G21与油藏产出液互配性角度探究了G21在油田生产中的应用潜力。结果表明:菌株G21与Acidovorax temperans PHL的16S rRNA基因相似性达到99.36%,属于温和食酸菌;菌株G21含有膜结合硝酸盐还原酶(Nar)、周质硝酸盐还原酶(Nap)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、一氧化氮还原酶(Nor)和氧化亚氮还原酶(Nos)的编码基因;气体组分分析结果证实,菌株能够将硝酸盐氮还原为氧化亚氮和N_(2);糖类是其反硝化产气的最佳碳源,碳氮比为5∶1时(葡萄糖5000 mg/L(以化学需氧量COD计)、NaNO_(3)-N 1000 mg/L),产气量(气液比)达到1∶1;在油藏产出液中,G21产气性能良好,且能压制硫酸盐还原菌的生长。可见,反硝化产气温和食酸菌G21在防控油藏硫酸盐还原菌和产气提高原油采收率方面具有一定的应用潜力。

高产DHA裂殖壶菌的诱变选育及转录组分析

裂殖壶菌(Aurantiochytrium limacinum)可以积累大量的Ω-3多不饱和脂肪酸,特别是高含量的二十二碳六烯酸(DHA),在食品工业中发挥着重要作用。为了获得高产DHA的裂殖壶菌,通过对原始菌株进行电子束(EB)辐射诱变,并结合丙二酸和尼罗红染色法筛选,得到了一个DHA产量提高11.42%的突变体M2-11。转录组结果表明,与原始菌株相比较,M2-11中与脂质合成相关的基因绝大多数被上调,还存在多个差异显著的其他功能基因。本研究为裂殖壶菌的诱变选育和遗传改造提供了参考。

产L-阿拉伯糖异构酶基因工程菌的构建及优化

L-阿拉伯糖异构酶(L-AI)可专一性的作用于底物D-半乳糖,生成D-塔格糖。为获得高产L-AI的菌株,将来源于短乳杆菌L.brevis sp. D-tag 1的L-AI编码基因araA基因连接到pET-30a(+)表达质粒中构建重组质粒,并将重组质粒通过热激法转入E.coli BL21(DE3),构建得到基因工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-30a(+)-araA。根据宿主大肠杆菌的密码子偏好性,对araA基因进行密码子优化,并将优化的araA_o基因连接到pET-30a(+)表达质粒中构建重组质粒,采用相同的方法构建得到基因工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-30a(+)-araA_(o)。结果表明,在相同培养条件下,优化后的菌株较未优化的表达量有明显提高,酶活提高了79.2%。

基于水解酶系均衡的米曲霉菌种复壮选育和诱变育种研究

针对米曲霉菌种在工业酿造过程中出现自发突变导致菌种衰退的问题,本研究以生产用米曲霉菌种X3042和JN1为研究对象,通过分纯单菌落并经固态发酵后测定其水解酶系活力的方法,复壮选育获得菌株X3042-4和JN1-3。酶活测定结果显示,X3042-4的蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶和脂肪酶活力较初始菌株X3032分别增加了22.37%、10.91%、15.23%和27.71%,而JN1-3与初始菌株JN1相比分别增加了10.71%、2.88%、7.81%和7.17%。针对复壮菌株的淀粉酶活力偏低问题,紫外诱变选育出菌株JN1-3-4,其淀粉酶活力是初始菌株JN1-3的2.69倍,并且蛋白酶、纤维素和脂肪酶活力也有不同程度的增加。本研究为工厂用发酵菌种的复壮选育和诱变育种提供了技术参考。