微生物肥料高效解磷菌筛选及解磷机理探究

芽孢杆菌已被广泛应用于微生物肥料的生产。以巨大芽孢杆菌11433作为出发菌株,对其进行紫外诱变,根据平板解磷圈直径与菌落直径比值进行初筛,再根据解磷能力进行复筛,并最终获得一株高效解磷菌。该菌株的摇瓶试验结果表明,发酵3 d后,pH值从7.00降到了4.03,其解磷含量可达到46.79μg/m L,较出发菌株11433的产量提高了115.62%,且其遗传稳定性良好。以得到的高产菌11433-D作为研究对象,对其解磷机理进行分析。发现有机酸的产生促进了解磷量的提高且使发酵液pH值降低。气相色谱质谱和高效液相色谱检测发现,巨大芽孢杆菌发酵液中的主要代谢产物为葡萄糖酸、乙酸、丙酸。

餐厨垃圾好氧生物处理菌株的选育

文章以枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等10株细菌为出发菌株,以耐高温、生长速度快、生物安全性、生物拮抗性以及产酶能力为筛选原则,从中筛选得到4株细菌,分别为:地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis,TKFW1003)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium,TKFW1005)、纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto,TKFW1102)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,TKFW1108)。然后将筛选得到的4株细菌按10%的比例添加到30 L固态发酵罐中,再添加10%的麸皮和50%的水为辅料,对餐厨垃圾进行固态发酵处理。最后将固态发酵结束后得到的产品取出烘干粉碎,经检测:经好氧微生物处理后得到的产品,其有效活菌数、有机质含量、水分含量及蛔虫卵死亡率等指标均达到了农业部农用有机肥标准,此法实现了餐厨垃圾的无害化、资源化、减量化处理,具有生产成本低、无二次污染、可操作性强等优点。

磷钾生物菌肥的菌种筛选及应用研究

从保存的47株菌中,根据解磷和解钾能力强、菌株间无拮抗性的原则,确定了3株菌作为菌肥生产菌,分别为巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)、胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。以3株菌作为生物菌肥生产菌株,对其进行发酵培养,将发酵液施于吊兰土壤进行植株种植试验,结果表明施肥的植株在根长、株高、叶长、鲜重等明显优于空白对照组。

地衣芽孢杆菌分批补料发酵γ-聚谷氨酸

γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)是一种应用于食品、农业、医药等领域的生物聚合物。在不补料发酵γ-PGA过程中,存在因培养基中碳源、氮源不足导致菌体生长发育和γ-PGA合成受限的情况。为实现γ-PGA高产,采用分批补料发酵方式补充菌体生长代谢所需的碳源和氮源,在5 L发酵罐中进行γ-PGA分批补料发酵优化,并在200 L发酵罐进行放大验证。结果表明:当培养基中葡萄糖含量低于5 g/L、氨氮浓度低于0.5 g/L时开始流加补料,持续补料12 h将培养基中葡萄糖浓度维持在5 g/L~15 g/L,氨氮浓度维持在0.5 g/L~1.0 g/L。与不补料发酵相比,这一优化使得菌种指数生长期延长了6 h,生物量(OD_(660))达到了0.62,提升了39.01%,谷氨酸含量降至16 g/L,谷氨酸利用率提升了38.47%,γ-PGA生产强度和产量分别为15.69 g/(L·d)、(47.09±0.82)g/L,均提高了38.45%,为γ-PGA工业化生产提供了技术支撑。

出芽短梗霉产黑色素发酵工艺优化

该文以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)为生产菌株,通过单因素和响应面试验对培养基组分进行优化以提高黑色素产量。结果表明,出芽短梗霉发酵产黑色素的最佳培养基组成为:蔗糖98.9 g/L、玉米浆干粉9.7 g/L、CaCl2·2H2O 2.0 g/L、NaCl 2.0 g/L、ZnSO41.0 g/L、pH 5.5。在此条件下,经过144 h发酵,黑色素产量达到17.56 g/L,相比优化之前提高了42.8%。

高产酯菌株的筛选及其在酱香型白酒堆积发酵中的应用

采用传统培养分离法从酱香型白酒堆积酒醅中分离筛选发酵性能优良的菌株,通过形态观察及分子生物学技术对其进行鉴定,并对其耐受性进行研究,最后将其应用于酱香型白酒堆积发酵,探究其对酒醅风味物质和微生物菌群结构的影响。结果表明,分离筛选得到1株发酵性能优良的菌株,编号为GTY-837,经鉴定其为东方伊萨酵母菌(Issatchenkia orientalis),该菌株可以耐受乙醇体积分数10%、乙酸0.5%、乳酸4.0%,且在40℃高温下仍能生长。使用菌株GTY-837进行堆积培菌实验,与空白相比,当接种量为3%时酒醅中乙酸乙酯和乳酸乙酯的含量分别提高4 059.45%和70.99%,同时酒醅中其他酯类、芳香族和呋喃类等风味物质的含量也显著增加,但四甲基吡嗪(TTMP)含量降低,可能是菌株GTY-837抑制了酒醅芽孢杆菌属(Bacillus)的生长所致。

枸杞刺梨复合饮料的工艺优化及其降血糖性能

为开发一款口味独特,具有降血糖功能的饮品,以宁夏枸杞和刺梨为原料,用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)BCGQ2107对其进行发酵,生产风味独特、口味良好的枸杞刺梨复合饮料。以α-淀粉酶抑制率为指标,通过单因素试验及响应面分析法对枸杞刺梨复合饮料发酵前后复配的发酵工艺进行优化。结果表明,复合饮料的最佳发酵工艺条件为刺梨粉与水的料液比1∶15(g/mL)、枸杞原浆与水的体积比7∶3,刺梨汁与枸杞汁的体积比3∶1,发酵时间50 h、酿酒酵母接菌量4%、发酵温度28℃复配时,对α-淀粉酶抑制率为55.673%,此条件下发酵出的枸杞刺梨复合饮料对α-淀粉酶抑制率高,通过风味评分得出发酵前复配的饮料风味更佳。

传统食醋的抗氧化成分及功能研究进展

食醋是一种酸性调味品,采用传统的发酵工艺酿造而成。它不仅具有独特的风味,而且含有丰富的营养成分及多种功能因子。传统食醋中的多酚、黄酮、蛋白黑素等抗氧化活性成分可抵抗机体的氧化应激,具有预防心血管疾病、护肝、抗衰老、防癌抗癌等功效。因其良好的保健价值,近年来受到国内外学者的关注。本文对传统食醋的主要抗氧化成分以及抗氧化功能进行综述,以期为传统食醋的抗氧化作用机制研究提供指导,为新型保健食醋研发提供参考。

果糖基转移酶的固定化及其性质研究

果糖基转移酶的固定化可以很方便地实现酶的回收和再利用。以HPA25L树脂为固定化载体,对果糖基转移酶进行了固定化初步研究。结果表明,其最优固定化条件为:采用先交联后固定化方法,以戊二醛为交联剂,固定化温度20℃,pH5.0,加酶量10mL/g树脂,戊二醛浓度为0.15%,得到固定化酶酶活达120U/g,酶活回收率达81%,其最适反应温度和pH分别为55℃和7.0,利用固定化酶连续反应12个批次后,酶活仍然保留达20%以上。

出芽短梗霉黑色素的抗氧化活性研究

建立了还原力体系、DPPH自由基体系、羟基自由基体系、超氧阴离子自由基体系、铁离子螯合力体系及抑制脂质过氧化体系。以VC作为参照,研究了出芽短梗霉黑色素在不同体系下的抗氧化活性。结果表明,黑色素具有一定的还原能力,在浓度为0.4g/L时,其还原力与VC相当,黑色素对羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基均有较好的清除作用,同等浓度条件下黑色素清除羟自由基和超氧阴离子的能力均高于VC。此外,黑色素具有一定的铁离子螯合能力和抑制脂质过氧化能力。综上所述,黑色素具有一定的抗氧化活性。

基于CFD模拟的恒温振荡器内部流场分析

利用计算流体力(CFD)模拟软件对地衣芽孢杆菌摇床培养过程中的内部流场进行预测。为准确模拟摇床内部速度场和温度场在摇床振荡过程中的变化,对整体摇床进行网格加密处理。采用CFD模拟结合接种实验,重点考察了不同摇床位置对地衣芽孢杆菌生产聚谷氨酸的产量影响,同时研究由位置不同引起产量不同的机理。通过模拟结果和实验结果的相关性比对,得出下层摇床的内侧区域最适宜地衣芽孢杆菌生长。

基于代谢途径分析的多杀菌素高产菌株选育

通过对刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)多杀菌素代谢合成途径的分析,提出了一种代谢控制育种策略和提高诱变筛选效率的方法。以刺糖多孢菌QYLZ 88912菌株为出发菌株,选择不同照射时间分别对其进行紫外线照射处理,然后用含有不同抗性物质的摇瓶对诱变菌进行初筛,最终筛选出了1株高产多杀菌素的多抗性菌株SG+St+Er+-088。该菌株同时具有磺胺胍、链霉素和红霉素抗性,摇瓶发酵试验表明,发酵7 d多杀菌素浓度可以达到1 132.60 mg/L,较出发菌株提高了85.4%,经传代试验证明此菌株高产遗传特性稳定。

响应面法对出芽短梗霉黑色素提取工艺的研究

本研究以出芽短梗霉发酵液为原料提取黑色素,在单因素实验基础上选取实验因素与水平,用二水平实验确定影响黑色素色价的主要因素,然后根据Box-Behnken中心组合实验设计原理采用三因素三水平的响应面分析法,得到最佳提取工艺为:酸沉时间90 min、乙醇添加量93.17%、乙醇浓度90.42%。在此条件下提取黑色素色价可达44.8μ/mL。

紫外和He-Ne激光复合诱变获得高产γ-聚谷氨酸产生菌的研究

以地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)BCPG006为出发菌株,通过紫外线和He-Ne激光复合诱变处理,后将诱变菌悬液涂布到抗性平板,选育出一株高产γ-聚谷氨酸的突变株BCPG078,经过摇瓶发酵,培养温度37℃、初始pH7、摇床转速220r/min、培养周期72h,测得γ-聚谷氨酸的产量为16g/L,为出发菌γ-聚谷氨酸的产量(6g/L)的2.67倍。传代实验证明,该突变株遗传性能稳定。说明紫外线和He-Ne激光复合诱变是γ-聚谷氨酸产生菌地衣芽孢杆菌有效的选育方法。

根癌农杆菌介导的赭曲霉遗传转化体系的建立

赭曲霉在工业上用于甾体C-11α羟基化。为了对现有赭曲霉生产菌株进行遗传改造,以农杆菌LBA4404作为侵染菌株,以赭曲霉(TCCC41060)作为受体菌株,以潮霉素B基因作为筛选标记,成功建立了根癌农杆菌介导的赭曲霉遗传转化体系并对其转化效率的主要影响因素,如农杆菌浓度、孢子浓度、共培养时间和温度等进行了分析。在最佳条件下,转化效率可以达到57个转化子/108个分生孢子。随机挑选的8个阳性转化子10代连续培养结果表明所获得的转化子能稳定遗传。该遗传转化体系的建立为赭曲霉菌株的定向遗传改造提供了重要的操作平台。

猪胰脏羧肽酶转酯功能和耐酸抗蛋白酶特性研究

羧肽酶(carboxypeptidase)是一类可水解肽链C末端氨基酸残基的蛋白酶,可用作饲料添加剂,促进畜禽生长。猪胰脏中含有一种羧肽酶A1(CPA1),该酶除能水解蛋白质外,还能分解油脂。CPA1在以酪蛋白和橄榄油为底物时,比活力分别为53.14 U/mg和22.4 U/mg;经过p H2.0酸性环境和胰蛋白酶处理后,其酶活残留率分别为95.65%和78.14%。结果表明,CPA1具有转酯功能和耐酸抗蛋白酶特性。

代谢改造黑曲霉合成乙酰氨基葡萄糖

该研究以黑曲霉为底盘细胞,首先敲除N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)摄取相关转运蛋白ngtA编码基因,获得GlcNAc的吸收利用缺陷型菌株,有利于胞外GlcNAc的积累。在此基础上,通过表达大肠杆菌来源的卤酸脱卤酶样磷酸酶编码基因yqaB,构建黑曲霉GlcNAc的完整合成途径,实现GlcNAc的合成,产量为1.78 g/L。通过共过表达氨基葡萄糖-6-磷酸乙酰转移酶基因gnaA和氨基葡萄糖-6-磷酸合成酶基因gfaA强化GlcNAc合成途径,GlcNAc的合成水平提升至3.64 g/L。为增加GlcNAc合成前体GlcNAc6P的胞内供给,利用RNA干扰技术对乙酰氨基葡萄糖-6-磷酸(GlcNAc6P)分解代谢途径中氨基葡萄糖-6-磷酸脱氨基酶基因nagB和乙酰氨基葡萄糖-6-磷酸脱乙酰酶基因nagA基因表达进行弱化表达,GlcNAc产量进一步提高至4.03 g/L。为减弱黑曲霉糖酵解途径与GlcNAc合成途径竞争共同前体物质果糖-6-磷酸,对磷酸果糖激酶基因pfkA进行弱化表达,GlcNAc的最终产量为4.61 g/L。

库巴德巴利酵母FBKL2.0130 D-阿拉伯糖醇脱氢酶基因的克隆表达及酶学性质研究

该研究从库巴德巴利酵母FBKL2.0130中克隆D-阿拉伯糖醇脱氢酶基因ARD,利用闪电克隆技术构建重组质粒Yep-PAK,并将重组质粒导入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W303-1A中,得到重组菌株W303-ARD并成功表达。并对重组菌株和亲本菌株的生长性能进行测定,并对重组D-阿拉伯糖醇脱氢酶酶学性质进行研究。结果表明,与亲本菌株相比,重组菌株的D-阿拉伯糖醇脱氢酶的还原活力从(32.7±0.803)U/mL提高至(122.4±1.012)U/mL,氧化活力从(18.46±0.105)U/mL提高至(97.30±0.826)U/mL。重组D-阿拉伯糖醇脱氢酶的最适反应温度为30℃,在25~40℃范围内氧化、还原活力均保持稳定。还原反应的最适pH值为9.0,在pH 9.0~11.0范围内比较稳定;氧化反应的最适pH值为7.0,在pH 7.0~8.0的范围内能保持较高的活性。Cu^2+、Ba^2+、Zn^2+均能抑制重组酶活力;Mg^2+对重组酶活力无明显影响;Ca^2+、Mn^2+、Fe^3+均能提高重组酶活力。

代谢工程改造黑曲霉生产葡萄糖二酸

葡萄糖二酸是葡萄糖的一种二元羧酸衍生物,是重要的平台化合物,被应用于医药、化工等领域。本研究以黑曲霉为底盘细胞,通过表达来自恶臭假单胞菌Pseudomonas putida KT2440的糖醛酸脱氢酶基因ppudh,成功在黑曲霉中实现了葡萄糖二酸的合成,产量为18.74 mg/L;在此基础上通过共过表达黑曲霉自身来源的肌醇加氧酶(anmioxA)和肌醇-1-磷酸合酶(aninoA)、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae S288C来源的羧酸转运蛋白(scJEN1),强化了合成通路和外泌途径,将产量提高至102.10 mg/L;通过表达来自乳酸乳球菌Lactococcus lactis subsp.cremoris MG1363的NADH氧化酶(llnox),建立NAD~+辅因子循环系统,使产量进一步提高至115.65 mg/L;利用RNA干扰技术对竞争支路中的关键酶磷酸果糖激酶(pfkA)和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(zwf)进行弱化表达,葡萄糖二酸最终的产量达到313.65 mg/L。本研究为微生物高效生产葡萄糖二酸和下游相关产品生产奠定基础。

根癌农杆菌介导的黑曲霉遗传转化体系的建立及优化

基于根癌农杆菌介导的遗传转化方法的独特优点,研究黑曲霉转化过程中各主要影响因素,建立高效的黑曲霉遗传转化方法。构建双元载体pBI-hph,通过电转导入农杆菌LBA4404中,以黑曲霉TCCC41056为受体菌株,利用潮霉素B基因作为筛选标记,对影响转化效率的孢子悬液的新鲜程度及浓度、农杆菌菌液浓度、共培养时间、共培养温度这五个条件进行分析,建立根癌农杆菌介导的黑曲霉遗传转化体系。实验结果表明,上述条件对黑曲霉的转化效率有较大的影响,通过优化,黑曲霉转化效率可达83个转化子/107分生孢子;整合到黑曲霉基因组的外源基因可以稳定遗传,在转接10代后遗传性能仍保持稳定,并在众多转化子中筛选得到了糖化酶活力提高18%的黑曲霉突变株。根癌农杆菌介导的黑曲霉转化体系的建立,为进一步研究黑曲霉的功能基因以及开发黑曲霉表达系统提供了有力的手段。