火龙果皮花青素生物转化菌株筛选及工艺优化

该研究以火龙果皮粉为发酵基质,采用20种食用真菌进行发酵,通过监测发酵后发酵液中花青素含量的变化,筛选出转化效率高的供试菌株作为火龙果皮发酵菌株,并采用响应面法优化其发酵工艺。结果表明,20种食用真菌中,经蜜环菌(Armillaria mellea)发酵的火龙果皮液中花青素含量最高,其最优发酵工艺为发酵时间5 d、接种量6%、发酵温度25℃、料液比1∶50(g∶mL)。在此优化条件下,发酵液中花青素含量达(2.03±0.02)mg/100 mL,是未经食用真菌转化的11.94倍,表明微生物辅助可有效转化火龙果果皮中花青素。

枯草芽孢杆菌LM 4-2发酵人参芦头生物转化人参皂苷Rd的研究

人参为我国传统的食药同源资源,但由于潜在的催吐等副作用,在人参炮制过程中需要做去芦处理,导致大量的人参芦头被丢弃,造成了严重的资源浪费,如何减少浪费、提高人参的综合应用需要进行相应研究。该研究建立了基于超高液相色谱法的人参皂苷检测方法,通过对13种人参皂苷单体进行测试,验证了该检测方法的准确性与可靠性。采用生物转化的方法,从6株候选菌株中筛选出转化人参皂苷Rd产量最高的菌株Bacillus subtilisLM 4-2,推测人参皂苷Rd经由Rc水解途径转化而来,进一步通过单因素试验与响应面试验设计,确定了菌株LM 4-2的最佳发酵条件为发酵时间20 d,温度30℃,料液比1∶4.3(g∶mL),接种量7.5%,该优化条件下Rd产量为(6.375±0.006)mg/g。同时,研究还对人参芦头发酵提取物的抗氧化性和抑菌效果进行了测定,抗氧化性试验发现DPPH自由基的清除率随着提取物浓度的增加而增加,提取物质量浓度为50 mg/mL时,DPPH自由基的清除率为82.55%;抑菌试验结果表明,在提取物质量浓度达到1.0 mg/mL时,对测试菌株金黄色葡萄球菌,枯草芽孢杆菌和大肠杆菌均能产生抑制作用,发酵液对3种测试菌株的最低抑制浓度分别为1.0、0.75和1.0 mg/mL。这些研究为通过菌株LM 4-2发酵人参芦头转化人参皂苷Rd、提高人参芦头的应用价值提供了参考。

植物基食品中多酚的生物转化及生物活性研究进展

多酚是植物次生代谢产物中重要的一类化合物,具有抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性,对人体健康有益。然而,大部分多酚在进入肠道后存在生物利用度低等问题,研究表明,利用微生物转化可以提高植物基食品生物利用度。因此,本文对植物基食品发酵过程中微生物对不同酚类的生物转化进行综述,分析发酵前后多酚和生物活性的变化,对揭示微生物对多酚的转化机制及优化多酚的应用和开发具有重要意义。

砷在水生生物中的生物累积、转化及在其他生物体内的代谢毒理学研究进展

砷作为全球水生生态系统的重要污染物,普遍存在于淡水和海洋环境中,具有一定的生物累积性与生物毒性.水生生物作为生态系统的重要组成部分,砷在全球生物化学循环的过程中通过迁移、累积、转化、富集在水生生物体内,产生毒性作用,而砷对水生生物的毒性与其在水生生物中的赋存形态有关.目前关于砷在水生生物中的生物累积、生物转化及其代谢毒理的基础科学研究受到国内外研究者的广泛关注,而少有对该领域内的研究进展、研究热点、趋势方向的系统整合,本文针对这一领域文献进行梳理,系统阐述了砷在水生生物中的生物累积和生物转化情况;概述了砷在水生生物、小鼠/大鼠、人体、微生物等生物中的毒性作用及代谢机制;并提出了未来有关砷研究可关注的重点及方向.本文可为进一步阐明砷在水生生物中的生物累积转化规律及砷的代谢毒性作用,为研究者进一步深入探索该领域内科学问题提供参考资料,同时对水产品安全、环境生态、医学等相关领域的研究具有一定的借鉴意义.

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。

啶虫脒在豇豆腌制过程中的生物转化

本研究通过测定在豇豆腌制过程中啶虫脒的消散和转化行为,同时通过毒理学软件ECOSAR和毒性评估软件工具T.E.S.T.进一步预测了啶虫脒及其转化产物(transformation products,TPs)的毒性。结果表明在豇豆腌制过程中啶虫脒发生明显的降解行为,其降解速率常数为0.96761,半衰期为(34.95±0.78)d。在豇豆腌制过程中鉴定出了4种啶虫脒的TPs,其中TP1和TP2的大鼠口服致死剂量分别为358.17 mg/kg和385.7 mg/kg,属于“有害”等级,且其发育毒性较母体明显增加。此外,在实际样品检测过程中,所有样品中啶虫脒以及转化产物TP1、TP2和TP3均有检出,啶虫脒的最高质量浓度为473.8μg/L,中位质量浓度为41.1·μg/L。这些研究结果揭示了啶虫脒在豇豆腌制过程中的降解及生物转化情况,有助于更好地了解腌制食品可能存在的健康风险。

黑水虻生物堆肥处理鸡粪养分转化及气体排放规律研究

[目的]本研究旨在探究添加黑水虻幼虫对鸡粪堆肥养分含量、腐熟度及气体排放变化的影响,为推广黑水虻生物堆肥处理鸡粪提供科学依据。[方法]本研究设置了2个处理,新鲜鸡粪添加黑水虻幼虫(黑水虻处理组)与不添加黑水虻幼虫处理(对照组),比较不同堆肥处理理化性质变化、温室气体与氨气排放变化规律。[结果]黑水虻生物堆肥转化鸡粪料虫比为6.70,生物转化率为38.3%,物料鲜重减量率为66.0%,对照组物料的鲜重减重率仅为47.6%;在周期为12 d的试验中,黑水虻处理组CO_(2)累积排放量在前6 d低于对照组,后期CO_(2)累积排放量高于对照组,而CH_(4)排放量远低于对照组,黑水虻处理组与对照组均未检测到N_(2)O的明显排放,黑水虻处理组非CO_(2)全球增温潜势显著低于对照组,仅为对照组的7.09%;黑水虻处理组NH3累积排放量高于对照组。[结论]黑水虻能直接实现高湿物料鸡粪的减量化处理,并转化为有经济价值的虫体及虫粪,且温室气体的排放潜势显著低于对照组,是一种低碳高效高值的畜禽粪污处理模式。

中药渣蛴螬生物转化潜力

为探究蛴螬在中药渣生物转化中的应用潜力,本研究通过室内培养蛴螬转化实验(周期20 d),研究了新鲜中药渣、发酵中药渣及其与有机物料(木屑、秸秆)配伍经蛴螬生物转化前后的养分含量、腐熟度指标及生物转化率的响应。结果表明:与生物转化前相比,转化产物总养分含量(N+P_(2)O_(5)+K_(2)O)由1.59%~2.94%显著提升至3.36%~4.27%,有效氮(硝态氮+氨态氮)含量显著增加,碳氮比(C/N)由20.59~57.82下降至12.13~26.10,物料腐熟度显著提升(油菜发芽指数平均增加22.50%);与新鲜中药渣为底物的生物转化产物(T4处理)相比,发酵中药渣为底物的转化产物(T1处理)总养分含量提高24.49%,达到4.27%,总有效氮含量增加约4倍,虫体转化率和虫粪转化率分别大幅度提高至5.30%和89.49%,且发酵中药渣的转化产物C/N稳定在20以下,转化产物的农业适用性得到改善;相比于新鲜或发酵中药渣为单一底物的蛴螬生物转化产物(T1或T4处理),有机物料(木屑、秸秆)配伍处理组所得产物(T2和T3、T5和T6处理)的全钾(TK)、有机质(OM)含量和C/N大幅增加,而总养分、有效氮含量、电导率(EC)和油菜种子发芽指数呈下降趋势。研究表明,发酵中药渣的蛴螬生物转化效果优于新鲜中药渣直接生物转化,且与有机物料配伍可提高转化产物的OM和TK含量以及蛴螬的虫粪转化率。

生物−电催化转化二氧化碳的高值化利用研究进展

中国是世界上最大的二氧化碳(CO_(2))排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下,将CO_(2)捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO_(2)排放,为燃煤电厂和能源化工的绿色转型提供关键技术支撑。电催化和微生物转化是利用CO_(2)生成可再生燃料及化学品的重要途径。电催化还原CO_(2)反应速率快,但产物种类多限于C_(1)和C_(2)的产物。微生物固定CO_(2)产物选择性高、多碳产物种类多,但电子传递和能量供给水平低导致反应周期长。将电催化还原CO_(2)和微生物转化耦合,可充分发挥两者的优势,有望实现高效制备高价值的多碳产物。分别介绍了单一技术路线下电催化还原和微生物固定CO_(2)的反应原理和典型产物,讨论了催化剂和反应器类型对电催化还原CO_(2)的影响,总结了微生物固定CO_(2)的微生物种类和生物代谢路径;综述了原位耦合和异位耦合2种电催化−微生物转化技术的耦合方式,概括了其系统构成、工作原理、电极材料及高值产物类型等。最后,对比了不同耦合方式的技术成熟度,并从电催化还原CO_(2)催化剂和反应器的开发和设计、高效工程菌种的构建、耦合体系的设计与集成和推动研究开发与产业联动4个方向进行展望。

木质纤维素生物转化的技术研究和应用前景

随着工业化进程的发展,不可再生能源的消耗以及环境的污染问题是面临的严峻挑战。因此,可再生生物质资源的开发得到了广泛关注。木质纤维素是一种丰富的可再生生物质资源,可用于生物化学品和生物燃料的生产。然而,其复杂的结构阻碍了木质纤维素生物转化的最终效率。有效的预处理技术以及合适的转化宿主为木质纤维素的生物转化提供了帮助。此外,选择合适的木质纤维素转化工艺更有利于目标产物的合成,其中包括单独水解和发酵、同步糖化和发酵以及统合生物加工过程。在这些工艺中,通过统合生物加工过程构建的微生物共培养系统被认为是高效生产生物化学品和生物燃料的潜在策略。进一步,将共培养体系与合成生物学和代谢工程相结合,为未来构建高效稳定的木质纤维素生物转化体系提供了理论指导。

体外发酵对柑橘黄酮的生物转化及功能活性研究进展

柑橘黄酮是一类主要存在于柑橘属植物果实外皮中的次生代谢物,具有多种生理功能,可预防和改善与氧化应激、炎症、癌细胞增殖和脂质积累等造成的健康问题。然而,柑橘黄酮普遍存在溶解性不高、稳定性较差、生物利用度低等问题。通过体外发酵技术对柑橘黄酮的特定结构进行修饰,能一定程度上改善其生物利用度并增强功能活性。该文从柑橘黄酮的结构与分类、参与体外发酵的微生物及酶种类、柑橘黄酮的体外转化过程及代谢产物等多个方面详细阐述了生物催化剂对柑橘黄酮的定向结构修饰作用,并总结了生物转化对柑橘黄酮产物抗氧化、抗炎、抑制癌细胞增殖、抗病毒、降脂等多种功能活性的影响,以期为柑橘黄酮的生物转化研究及新型功能食品开发提供理论依据。

有机固废生物转化中的生物激励素及其农业利用价值

生物转化技术是有机固废转化为高价值产品的重要途径。介绍了有机固废生物转化过程中的生物激励素及其在农业上的价值。腐殖酸类物质、微生物菌剂及提取物、蛋白质水解物、大量和微量元素是有机固废生物转化过程中的主要生物激励素,可以作为肥料和农药的补充或部分替代,提高作物产量和品质,增强植物对环境胁迫的抗逆性。此外,还讨论了有机固废生物转化过程中生物激励素合成转化及其作用机理的复杂性,以及存在的知识空白、挑战和机遇,需要建立更完善的理论研究基础,以促进有机固废生物转化技术在未来农业领域的应用。

生物催化肌醇生产葡萄糖醛酸转化体系的构建与优化

葡萄糖醛酸(D-glucuronic Acid),由于其良好的解毒性能,广泛应用于医药、保健、食品及医美领域。随着合成生物学的高速发展,利用工程菌生产葡醛酸的生物发酵法取代化学合成成为一种趋势。研究结果表明:最佳诱导条件为在OD_(600)为0.5时,培养基中加入0.2 mmol/L的IPTG,26℃诱导8 h,构建的重组菌株BL21/pETDuet-miox可以实现肌醇氧化酶(MIOX)的高效表达;然后将肌醇氧化酶载体质粒pETDuet-miox转化进不同的表达宿主中,根据转化产量最佳表达宿主为Escherichia coli Rosetta(DE3);以肌醇氧化酶作为催化剂催化肌醇生产葡萄糖醛酸的最佳催化形式为冷冻破壁后菌体;得出最佳催化条件为在pH值为7.5的MOPS缓冲体系中,催化温度30℃时,对菌体添加量选择100 g/L湿菌体,底物质量浓度选定2 g/L。在此条件下肌醇转化率80.3%,葡醛酸产量达到1.606 g/L。本项研究为葡萄糖醛酸生物合成提供新的方法,也为葡醛酸的低成本工业化生产奠定基础。

理化及生物转化稀有人参皂苷的方法

为了实现稀有人参皂苷的大批量生产,从生物、化学、物理3个角度综述稀有人参皂苷的制备方法,从催化剂、转化条件和制备效率等方面进行总结和分析。结果显示,生物转化具有效率高、环境友好等优点,其转化效率大多高于化学转化和物理转化。此外,在所有参与转化的底物中,人参皂苷Rb_(1)、Rb_(3)较容易被转化成稀有人参皂苷CK、Rh_(2)、Rg_(3)等,Rb_(1)、Rb_(3)转化生产稀有人参皂苷Rg_(3)、CK等已较为成熟和产业化,随着技术的不断进步,稀有人参皂苷的批量生产技术水平将不断提升。

基于功能高分子材料的生物被膜构建及其生物转化应用进展

生物被膜是微生物附着在载体材料表面的高度有组织的微生物群体,主要由菌体和微生物的胞外分泌物构成。与浮游细菌相比,生物被膜内的微生物对抗菌剂、恶劣环境及宿主免疫防御机制的抗性显著增加,还具有自增殖、可重复利用等优点。近年来,生物被膜在污水处理、工业发酵、食品工程和生物制药等领域受到越来越多的关注。载体材料的理化性质对生物被膜的构建具有重要影响。有机高分子材料因价廉、具有较轻的比重和密度、易于表面改性等特点,成为介导生物被膜构建的优选载体材料。本文对水凝胶、高分子分离膜、聚合物纤维膜及移动床生物膜反应器(MBBR)载体等几大类功能高分子材料促进生物被膜构建及其生物转化应用研究进行综述,以期为相关科研工作者提供参考。

D-阿洛酮糖的生物转化及冷却结晶工艺优化

D-阿洛酮糖作为一种具有多重生理功能的食品添加剂,是近年来的研究热点。为完善D-阿洛酮糖上下游生产工艺,选取3种不同微生物来源的D-阿洛酮糖3-差相异构酶(D-allulose 3-epimerase,DAEase)在大肠杆菌表达宿主BL21(DE3)中进行异源表达,通过对全细胞生物转化工艺的探索和不同重组菌催化能力的分析对比,发现重组表达了来源于多尔氏菌属(Dorea sp.CAG317)的DAEase的全细胞生物转化率达到32.60%。在此基础上对反应液进行色谱分离和纯化,得到高纯度的D-阿洛酮糖料液。对D-阿洛酮糖料液采取冷却结晶法析出晶体,结果显示采用优化后的冷却结晶工艺,D-阿洛酮糖结晶率达到了77.43%,纯度达到了98.70%。该研究为工业化生产D-阿洛酮糖提供重要参考。

十溴二苯乙烷(DBDPE)在斑马鱼体内的生物富集和生物转化

本研究通过染毒鱼食暴露,探讨了十溴二苯乙烷(DBDPE)在斑马鱼不同组织内的生物富集和转化特征.实验包括28 d暴露期和77 d清除期,评估了DBDPE在鱼体各组织的同化效率(α)、清除速率常数(kd)、生物半衰期(t_(1/2))和生物放大因子(BMF)等;并利用高效液相色谱-串联四极杆-飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)筛查分析血清中DBDPE的代谢产物.研究结果表明,暴露期DBDPE在鱼体各组织中均呈相似的吸收曲线,α介于10.1%±1.34%至18.3%±3.78%之间.鱼体组织中DBDPE的清除遵循伪一级动力学,kd为(3.66±0.16)×10^(−2)·d^(−1)至(4.69±0.06)×10^(−2)·d^(−1),t_(1/2)为(14.8±0.19)d至(19.0±0.83)d.DBDPE在鱼体组织中的BMF介于(0.72±0.04)至(1.12±0.23),具有潜在的生物富集特征,且其生物富集潜力与组织功能及脂肪含量相关.在斑马鱼血清中共鉴定出4种脱溴代谢产物、3种羟基产物和1种甲氧基产物,以及2种甲磺基代谢物;表明DBDPE在斑马鱼体内存在明显的生物转化作用,进而影响其在鱼体内的生物富集潜力.

基于组学、机器学习和生物转化技术的农药及其转化物筛查方法研究

该研究基于液相色谱-高分辨质谱联用技术,针对不同食品基质,通过标准化的样品提取方法,低歧视的仪器采集方法,以及组学、机器学习和生物转化等技术的融合,建立了各类农药及其转化物的靶向和拟靶向数据筛查方法。实验结果表明,不同农药在多种基质中的回收率为80%~120%。样本中农药的MS^(2)特征能在基于特定列表(Inclusionlist)的数据依赖性扫描(DDA)方式下兼顾检出率和特异性。靶向方法基于数据库的保留时间(RT)、MS^(1)(m/z偏差、同位素轮廓、加合形态、源内裂解)和MS^(2)(二级碎片)等多元参数匹配,可以高置信度地鉴定阳性物质。同时,拟靶向方法在人工智能(AI)预测模型的帮助下,在菊花茶中发现8种疑似的农药转化物,这些特征在MS^(1)匹配的基础上进行MS^(2)的预测和RT的过滤,并通过体外肝微粒生物合成获得无商业化标准品的农药转化物的质谱特征,确证疑似结果。该方法实现了农药及其转化物的高通量和高特异性的筛查,适用于各类食品基质的快速筛查。

5株植物内生真菌生物转化柠檬烯和月桂烯产物分析

为了筛选具有转化利用单萜类化合物能力的微生物菌株,以5株植物内生真菌为生物催化剂,(+)-柠檬烯、(-)-柠檬烯、月桂烯为生物转化底物,结合气相色谱-质谱联用技术考察生物转化产物.结果表明:5株植物内生真菌具有生物转化(+)-柠檬烯、(-)-柠檬烯、月桂烯的能力;当底物为(+)-柠檬烯时,主要产物均为柠檬烯-1,2-二醇,其中,菌株Diaporthe Nitschke PS10的产量最高,达到4.57 g·L-1;当底物为(-)-柠檬烯时,主要产物为柠檬烯-1,2-二醇,产量为0.81~2.04 g·L-1;当底物为月桂烯时,转化产物有环氧罗勒烯、氧化芳樟醇、柠檬烯-1,2-二醇等化合物;植物内生真菌是一种很有发展潜力的生物催化剂.

稀有人参皂苷生物转化的研究进展

人参皂苷作为人参中的主要活性成分,被广泛应用于食品和药品中。人参皂苷因化学结构差异导致其具有不同的性质和功能。具有高活性的稀有人参皂苷在自然界中含量很低,限制了人参皂苷资源的利用。通过不同方法将高含量人参皂苷转化为稀有人参皂苷是获得稀有人参皂苷的重要途径。本文以人参皂苷的结构、药理作用为基础,综述生物修饰法对人参皂苷的糖基水解和母核结构的影响,并对稀有人参皂苷在食品、药品中应用的研究现状、未来发展趋势进行了分析,为改善人参皂苷资源应用提供理论依据。