传统食醋酿造过程中微生物群落的多样性及功能研究进展

采用传统酿造工艺的传统食醋,不仅具有独特的风味,而且是一种健康的功能食品。传统食醋的酿造过程靠经验控制,酿造微生物经过自发地在生产原料中富集,形成了复杂的群落结构。传统酿造工艺经过上千年的改良和传承,酿造微生物不断地发生着驯化,逐渐形成了相对稳定的菌群结构,不同的微生物群落结构可能是造成不同食醋风味迥异的原因。近年来,各国科研人员对食醋的传统酿造工艺机制展示出了浓厚的兴趣,本文综述了国内外在传统食醋酿造过程中的微生物群落的多样性和功能方面的研究进展。

3种分子生物学技术在传统发酵食品微生物多样性研究中的应用

我国传统发酵食品具有悠久的历史,有各自独特的生产工艺,发酵过程涉及的微生物种类较多,赋予了传统发酵食品特有的风味与功能。近年来,随着传统发酵食品生产的现代化和产业化以及对食品安全的重视,传统发酵食品发酵过程中微生物的多样性和功能成为研究的热点。宏基因组学、基因芯片和实时定量PCR等分子生物学技术以微生物基因序列信息为基础,主要用于传统发酵食品发酵过程中微生物的多样性和功能的研究,由于它们具有工作量小、重现性高等优点,近年来已经较广泛地用于传统发酵食品微生物的研究中。本文综述这3种技术在传统发酵食品微生物多样性及功能研究中的应用进展,并介绍传统发酵食品微生物研究领域的发展趋势,以期为传统发酵食品发酵过程规律研究提供一定的参考。

微生物3-甾酮-△^1-脱氢酶的研究进展

3-甾酮-△1-脱氢酶(KSDH)属于黄素蛋白酶类,位于细胞膜上,能在3-甾酮化合物的C1和C2之间引入双键,提高原有底物的抗炎活性,在甾体药物的生产上发挥着重要作用。文章对已报道的不同微生物来源的KSDH进行比较分析,着重介绍了关于KSDH基因表达和敲除方面的研究,并对该酶在甾体转化方面的应用做一简要总结。

微生物酶法生产L-半胱氨酸的产酶条件优化

以假单胞菌(Pseudom onas sp.)TS1138为供试菌株,对微生物酶法生产L-半胱氨酸的条件进行了初步研究。通过对产酶培养基中的碳氮源进行研究,得到了TS1138菌株产酶的最佳碳氮源分别为葡萄糖和尿素,DL-ATC的最适添加量为5 g/L;通过对产酶培养基的产酶条件进行研究,得出了最适的种子接种量为10%,产酶培养基的最适初始pH为8.0,500 mL三角瓶的最适装液量为40 mL。

微生物转化法制备雌酮的研究

从实验室保藏菌种中诱变筛选到一株简单节杆菌(Arthrobacter simplex)DW 5,该菌株能将底物雄烯二酮衍生物转化为雌酮。本文主要对DW 5菌株转化培养基和转化条件进行研究。结果表明,当转化培养基碳源为葡萄糖,氮源为蛋白胨,转化初始pH为7.0,装液量25 mL/250 mL三角瓶时,当投入底物浓度为5 g/L,14 h后雌酮转化率达90%。

β-环糊精对甾体微生物转化菌种生长特性的影响

研究了β-环糊精(简称β-CD)对两种甾体生物转化菌种蓝色犁头霉(Absidia coerulea)和分枝杆菌(Myco- bacterium sp．)生长特性的影响。采用以β-CD作为唯一碳源的固体培养法和添加有β-CD的液体培养法,分别观察菌种对β-CD的利用以及β-CD对菌体生长过程和生物量的影响。结果表明,两种菌种均不能利用β-CD;在培养液内添加不同量的β-CD或在菌体生长的不同时期添加一定量的β-CD均不影响菌种的生长特性。

大麻纤维微生物脱胶菌株的筛选、鉴定及其应用

为了筛选并获得高效的大麻纤维脱胶菌株,以沤麻液为筛选来源,采用选择平板进行初筛,再以摇瓶脱胶实验进行复筛,以脱胶麻的残胶率为指标,筛选大麻脱胶微生物.最终获得两株高效的脱胶菌株,经形态学和16S,rRNA鉴定均属于枯草芽胞杆菌.大麻分别经两株菌和两株菌混合脱胶4,d后,残胶率由原麻的50%,左右都降低到了13%,左右,纤维素含量由原麻的50%,都增长到82%,,肉眼观察纤维完全发散,色泽光亮洁白,在电镜下扫描观察没有明显的纤维损伤.这说明筛选到的两株枯草芽胞杆菌都具有应用到大麻脱胶工业的潜力,也为大麻的生物法脱胶提供了一定的依据.

微生物燃料电池中Tolumonas Osonensis菌株的产电性能优化

以课题组前期筛选得到的菌株Tolumonas osonensis P2-A-1为对象,通过菌体初始浓度、底物种类和浓度、阳极液p H、外电阻等参数的优化以及细胞的通透化处理,提高其在微生物燃料电池中的产电性能。结果表明,菌株T.osonensis P2-A-1接种到TSB液体培养基中,22℃有氧条件下静置培养48 h(OD600=2.714),离心收集的菌体经1mmol?L?1 EDTA处理20 min后,接种到阳极液Ⅱ(PBBM液体培养基中加入终浓度为2.000 g?L?1的乙酸钠(作为底物)和终浓度为5.000 g?L?1的柠檬酸铁,p H 7.2),制备得到细胞浓度为3.394 g?L?1的接种液,注入MFCs反应器,外接1000?电阻,于室温下运行14 d,功率密度达到509 m W?m?2,比优化前提高了162.4%。这是首次对T.osonensisa种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道。其成果对于丰富产电微生物的多样性,挖掘更多具有高电化学活性的微生物纯种、提高其产电性能具有重要的指导意义。

巴卡亭Ⅲ转化生成10-脱乙酰基巴卡亭Ⅲ的微生物筛选与鉴定

10-脱乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB)是紫杉烷类抗肿瘤药物多烯紫杉醇的前体物质。以巴卡亭Ⅲ为底物,通过TLC、HPLC、LC-MS等方法,对课题组前期从污泥中得到的分离株进行筛选,获得了六株转化巴卡亭III生成10-DAB的菌株,分别命名为P1-A-19、P2-A-8、P2-A-10、P2-A-11、P2-A-12、P2-A-13,通过形态学观察、生理生化试验和16S r DNA序列分析确定其种属信息,P1-A-19被鉴定为解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica),P2-A-8被鉴定为成团泛菌(Pantoea agglomerans),P2-A-11、P2-A-12、P2-A-13均被鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。其中,Raoultella ornithinolytica P1-A-19是首次发现的产10-DAB能力的微生物。

基于辅酶调控产9α-OH-AD工程菌株构建及其发酵工艺优化

利用偶发分枝杆菌(Mycobacterium fortuitum)MFT降解植物甾醇生产9α-羟基-雄烯二酮(9α-OH-AD)过程中,存在丙酰辅酶A过量积累及辅因子不平衡等问题,影响菌株的转化效率。通过表达scpC降低胞内丙酰辅酶A含量,并通过串联表达ndh解决植物甾醇侧链降解过程中胞内辅因子I不平衡的问题,在此基础上表达AarC将琥珀酰辅酶A和乙酸盐转化为琥珀酸盐和乙酰辅酶A,增强三羟酸(TCA)循环。构建的重组工程菌株MFT-scpC-AarC-ndh经初步优化发酵后,9α-OH-AD产率达到89.56%,比原始菌株转化率提高了37.86%。本研究为9α-OH-AD的工业化生产提供了理论基础和技术支持,也为其他植物甾醇转化工程菌株的构建提供新策略。

白腐菌对秸秆中木质素生物降解的研究

研究了白腐菌及其产生的木质素降解酶系对秸秆的木质素生物降解方法,探讨了黄孢原毛平革菌和杂色云芝单一菌株生物降解及双菌株联合降解木质纤维素的规律,白腐菌双菌联合固态培养可使木质素降解率达到47.64%,脱木素选择性为4.74.采用模拟大规模白腐菌堆积培养(厚度30 cm)的方法降解秸秆木质素,培养30 d,木素降解率为32.54%,表明此方法是一种可行的大规模生物预处理方法.

三种真菌对洋地黄毒苷的生物转化特性研究

考察了新月弯孢霉(Curvularia lunata)AS3.3589、蓝色犁头霉(Absidia coerulea)CICC40302和雷斯青霉(Penicillium raistrickii)ATCC10490对洋地黄毒苷的生物转化特性.结果表明:新月弯孢霉AS3.3589转化洋地黄毒苷得到2个产物,即产物Ⅰ和产物Ⅱ,产物Ⅰ的转化率为27%,产物Ⅱ的转化率为5%;蓝色犁头霉CICC40302转化洋地黄毒苷得到1个产物,即产物Ⅲ,转化率为6%;雷斯青霉ATCC10490对洋地黄毒苷不发生转化反应.通过优化新月弯孢霉KA-91生物转化反应的工艺条件,使转化产物Ⅰ的转化率达到38%,产物Ⅱ的转化率达到10%.

部分水解聚丙烯酰胺生物降解的初步研究

聚丙烯酰胺降解细菌G1能在一定浓度的聚丙烯酰胺溶液中生长繁殖,具有降解水解聚丙烯酰胺(HPAM)并降低其溶液黏度的能力。实验通过改变HPAM溶液浓度、pH和降解菌初始接种量、培养温度、培养时间、及连续活化次数等,探究G1菌对HPAM溶液的降解特性。实验结果表明:G1菌连续活化3次,接种量10%,在浓度10 g.L-1HPAM的溶液中,30℃恒温振荡培养10 d,可使溶液黏度损失率达到29.8%。

硅胶、脯氨酰内肽酶处理对啤酒非生物稳定性的影响

采用SDS-PAGE电泳,对分别经硅胶吸附和脯氨酰内肽酶水解的啤酒后酵液进行蛋白分布研究;通过测定浊度和泡持性研究二者对啤酒非生物稳定性的影响。结果表明经硅胶吸附和脯氨酰内肽酶水解后的蛋白分子量均集中在8ku-14.4ku和35ku-45ku;经处理后的样品浊度明显下降,而泡持性没有显著变化。其中用脯氨酰内肽酶处理时浊度下降更明显,且对啤酒的泡持性影响更小。因此,在啤酒后酵液中添加脯氨酰内肽酶,能够有效的除去啤酒冷混浊蛋白,提高啤酒的非生物稳定性。

反应介质对植物甾醇侧链生物降解的影响

分析考察了有机溶剂、表面活性剂和超分子等反应介质对分枝杆菌(Mycobacterium sp.NRRLB-3683)降解植物甾醇生成雄甾烯酮AD(D)的生物转化反应的影响.结果表明,采用有机溶剂和吐温80等表面活性剂作为反应介质的转化反应的转化率较低,而在含有环糊精的超分子反应介质中植物甾醇的转化率和转化速率均大幅度提高.采用直接添加的方式加入羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD),反应168h,植物甾醇转化率达89.8%,比对照提高了2.9倍.转化48h时加入与植物甾醇摩尔比为2∶1的HP-β-CD,72h时转化率达到87.5%,此时同期对照转化率为27.6%,缩短了反应周期.

促溶剂对生物催化甲基睾丸素C_(1.2)位脱氢的影响

研究促溶剂在简单节杆菌(Arthrobacter simplexAS 1.94)催化甲基睾丸素C1.2位脱氢过程中对甾体转化结果的影响。在简单节杆菌催化甲基睾丸素C1.2位脱氢过程中加入不同的亲水性有机溶剂,以甲基睾丸素的转化率为指标,选择最适的亲水性有机溶剂并确定其最佳的添加量,同时研究不同的促溶剂配比对转化的影响。结果发酵液中单一的添加4%的甲醇时底物甲基睾丸素的转化率可达80%,添加1‰的Tween-80可使转化率达到46%,两者作为混合促溶剂同时加入,对转化率的提高更明显,达到81%。因此选用4%的甲醇和0.1‰的Tween-80作为混合促溶剂对整个生物转化过程有良好的促进作用。

赤红球菌CGMCC3090生物转化肉桂腈合成肉桂酰胺的工艺

针对目前肉桂酰胺工业生产采用的肉桂酸和二氯亚砜、浓氨水两步化学反应工艺存在安全性较低、产物分离纯化困难等问题,建立并优化了赤红球菌CGMCC3090催化肉桂腈生成肉桂酰胺的转化工艺.研究表明:底物肉桂腈浓度为1.5,mol/L,赤红球菌菌体质量浓度为2.6,g/L,在30,℃、pH 7.5条件下,转化5,h后转化率可达100%,具有产物纯度高、无副产物肉桂酸生成的优势,为赤红球菌CGMCC3090生物转化合成肉桂酰胺的工艺放大和生产性应用奠定了良好基础.

欧文氏菌噬菌体的分离纯化及生物学特性研究

以欧文氏菌胡萝卜亚种为宿主菌,从环境污泥中分离到10株噬菌体。噬菌体热稳定性、pH稳定性分析结果表明噬菌体Erj2、Erb1、Erc2在温度-20～40℃、pH4.0～9.0之间均表现出良好的稳定性。噬菌体生物学特性分析显示,它们的最佳感染复数分别为0.0001、0.001、0.0001;核酸类型均为双链DNA;一步生长曲线表明噬菌体Erj2感染宿主菌的潜伏期为15min,裂解期为13min,裂解量为442;电镜显示,噬菌体Erj2、Erc2的头部均为多面体立体对称结构,Erj2由头部和一长尾构成,Erc2由头部和一短尾构成。共培养实验中,噬菌体Erj2和Erc2分别与宿主菌共培养液OD_(600)均为0.5以下,其中噬菌体Erj2与宿主菌共培养液在4 h后其OD_(600)接近为0,表明该噬菌体能有效的抑制宿主菌的生长,显示具有生防效果和应用前景。

代谢工程改造大肠杆菌生产氢咕啉酸

维生素B_(12)是唯一含有金属离子的维生素,其合成途径尤为复杂。大肠杆菌工程菌是生成维生素B_(12)的新菌种。氢咕啉酸作为维生素B_(12)合成途径重要的稳定中间体,通过代谢工程提高大肠杆菌氢咕啉酸的产量具有重要意义。经过不同宿主的对比发现BW25113(DE3)是生产氢咕啉酸的合适宿主。利用CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术将氢咕啉酸生物合成基因在染色体上表达,氢咕啉酸产量提高12倍,达到6.38 mg/L。增加前体尿卟啉原Ⅲ供应,氢咕啉酸产量再次提高,达到11.61 mg/L。敲除ackA-pta对氢咕啉酸产量提高没有效果。经过引入运动发酵假单胞菌来源的Entner-Doudoroff途径提高还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)水平,1株无抗菌株的氢咕啉酸产量提高到14.60 mg/L。该研究为大肠杆菌高效生产维生素B_(12)奠定了基础。