生物技术法生产维生素C的研究进展

维生素C是一种重要的有机酸,广泛应用于药物、食品、饮料、化妆品和饲料等中。相对于"莱氏法"而言,生物技术法生产维生素C具有低成本、高品质等优势,其主要包括一步发酵工艺和二步发酵工艺,而后者又包括以葡萄糖为底物的串联工艺和以D-山梨醇为底物的工艺。在对比各种生产方法的基础上,鉴于以D-山梨醇为底物的发酵工艺是唯一用于工业生产的生产方法,重点介绍了发酵法生产维生素C在发酵条件优化和一步发酵工程菌株的构建等方面的研究进展,并给出了生物技术法将来可能的发展方向。

我国应用生物技术资源化利用城市剩余污泥的研究进展

对我国近年来应用生物技术对城市剩余污泥进行厌氧发酵产沼气、厌氧发酵产氢气、厌氧发酵产生化产品以及污泥堆肥农用等四个领域的研究现状和进展进行了综述。分析发现,厌氧发酵产沼气和堆肥技术比较成熟,得到了比较广泛的应用,而污泥产氢气还处于试验室和中试研究阶段,污泥产生化产品和微生物燃料电池则刚处于起步阶段,具有很大的发展前景。

发酵工程与轻工生物技术的创新任务和发展趋势

工业生物技术的任务是把生命科学发现转化为工业产品、系统和服务,能够为经济发展创造新的机遇,受到世界各国的重视。发酵工程是工业生物技术的最重要组成部分,并且正在重塑发酵工业和轻工业。本文系统总结了发酵工程在大宗发酵产品转型升级、传统产业节能减排、食品加工过程安全问题解决和功能营养品生物制造四个方面的创新任务。最后,本文展望了发酵工程的发展趋势,发酵智能化技术与装备体系和发酵智能化工业新模式将引领发酵工程领域的未来。

生物技术法处理对花生粕饲用品质影响的研究

花生粕存在黄曲霉毒素B_1(AFB_1)易超标、非淀粉多糖含量高和蛋白质品质不佳等缺陷,利用微生物(枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、乳酸片球菌)发酵结合复合酶制剂处理花生粕,可以综合改善其饲用品质。研究表明:处理后花生粕中AFB_1的去除率为94.6%,非淀粉多糖含量由30%降低至10.5%,蛋白质含量由47.8%提高至61.5%,大分子蛋白明显降解为小分子蛋白,小肽含量由5.36%提高至25.21%,必需氨基酸总量提高了19.67%,乳酸含量由0.7%提高至2.8%。经过生物技术法处理,花生粕的饲用品质得到了明显改善。

基于合成生物技术构建高效生物制造系统的研究进展

基于合成生物技术构建绿色高效的生物制造系统是实现可持续化发展的重要途径,该技术的发展应用有望为食品、能源、医药、化工以及畜牧养殖等行业带来革命性的技术变革。本文针对基于合成生物技术构建高效生物制造系统进行系统性的总结与讨论。首先概述了代谢工程、酶工程、辅助系统优化以及发酵过程控制等技术的研究进展;其次,着重对比总结了大肠杆菌、芽孢杆菌属、谷氨棒酸杆菌以及酵母属等典型模式宿主的代谢特性,探究了各微生物制造系统的适用范围。最后,对合成生物技术在构建高效生物制造系统领域中的应用前景进行了展望。精细多元的代谢工程技术、高效简便的酶工程策略以及数字化的微生物系统将是促进高效生物制造系统构建的新引擎与新动力。

全二维气相色谱-飞行时间质谱技术解析“国槐”木酒海贮存老熟金徽酒挥发性组分特征

“国槐”木酒海作为一种特殊的贮酒容器,在贮存老熟过程中会赋予白酒独特的风格特点。为解析木酒海贮存老熟金徽酒的挥发性组分特征,本研究综合采用顶空固相微萃取、液液萃取和液液萃取结合正相硅胶色谱分离技术3种前处理方法,结合全二维气相色谱-飞行时间质谱分析技术对木酒海贮酒和陶坛贮酒的金徽酒的挥发性组分进行分析。通过多级鉴定策略在“国槐”木酒海贮存老熟金徽酒中检测出挥发性组分841种,包括萜类化合物87种、芳香族化合物140种、含氧杂环类化合物73种;进一步分析木酒海贮酒特有的271种物质并对其香气属性进行梳理发现,其中有154种潜在香气活性化合物,除醇、酯、醛酮等骨架成分外,还有如萜类、芳香族等微量物质。本研究有助于促进对木酒海贮酒挥发性组分的认识,为解析其独特的香气特征提供一定的研究基础。

绍兴黄酒成品麦曲中微生物胞外酶的双向电泳技术的建立

应用宏蛋白质组学理论和思想,利用双向电泳技术分离绍兴黄酒成品麦曲中主要包含各种微生物胞外酶的可溶性总蛋白。通过研究不同等电聚焦条件、不同pH值浸提缓冲液以及不同上样量等关键因素对双向电泳结果的影响,建立了适合于绍兴黄酒成品麦曲微生物胞外酶的双向电泳条件,得到了分辨率较高,重复性较好的双向电泳图谱,为进一步通过质谱分析手段全面鉴定麦曲中微生物胞外酶的组成,明确其微生物来源奠定了基础。

分子生物学技术在担子菌中的研究进展

担子菌有较高的经济价值和研究价值,近年来,随着分子生物学在担子菌中的深入研究,担子菌的品质、产量、栽培效率和利用价值得到进一步提高。本文从分子标记技术和转化系统两个方面重点阐述讨论担子菌在分子生物技术的研究进展及应用前景。

利用nested PCR-DGGE技术分析江苏啤酒大麦真菌群落结构

为了探索真菌群落对啤酒大麦麦芽的影响,首先要了解啤酒大麦真菌群落结构。文中采用9种不同方法提取了啤酒大麦总DNA,利用嵌套聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(nested PCR-DGGE)技术,分析了啤酒大麦真菌群落结构,明确了啤酒大麦中优势真菌种属信息。不同DNA提取方法,nested PCR-DGGE分析结果有显著差异。啤酒大麦中的主要真菌为Cochliobolus sativus、Alternaria alternata、Fusarium sporotrichioides、Coniothyrium fuckelii、Aspergillus sp.和Saccharomyces cerevisiae等子囊菌门真菌以及Sporobolomyces roseus、Cryptococcus magnus和Entorrhiza fineranae等担子菌门真菌。该研究丰富了对啤酒大麦真菌群落结构的认识,同时也证明nested PCR-DGGE技术是一种能够快速有效地研究啤酒大麦真菌群落结构的技术。

生物质乙醇生产废水处理技术的研究进展

发展燃料乙醇是人类应对石油等化石燃料日渐枯竭及汽车尾气等环境问题的积极举措,也被许多国家视为维系能源战略安全和发展低碳经济的必然选择。因此,全球燃料乙醇产量在过去的几十年中急剧增加。但是,废水处理的问题与此同时也日益加剧,目前已成为阻碍乙醇工业发展的限制因素。为了实现燃料乙醇产业的可持续发展,开发新型的废水处理工艺具有重要意义。国内外研究者开发出了许多乙醇废水处理技术,包括蒸发、回用、单细胞蛋白(Single cell protein,SCP)/生物制品生产、耕地灌溉、厌氧消化和乙醇-沼气双发酵耦联工艺等技术。作者对这些技术进行了系统地总结,阐述了这些技术的原理、特点和优缺点,以期为乙醇废水处理的深入研究提供参考。

灵芝生物转化蛋白核小球藻发酵粗多糖的抑瘤实验

在灵芝基础培养基中添加小球藻粉,灵芝能对小球藻细胞进行生物破壁,同时进行生物转化。藻粉添加量以10g/L为最佳,产生的多糖最高达0.29mg/L。提取转化的多糖,并与灵芝多糖、小球藻提取多糖的混合物进行抗肿瘤实验。结果表明,产生的转化多糖抗肿瘤效果最好,在最适剂量(0.2g/kg.d)时,抑瘤率为762.%。

应用生物酸化浸米技术生产黄酒

将生物酸化浸米技术应用到黄酒酿造中,通过浆水的外观和气味,浆水pH、酸度,乳酸、乙酸和生物胺的质量浓度分析,并结合浸渍米的淀粉质量分数、淀粉糊化温度和碎米率等指标来评估生物酸化技术的浸米效果,并进一步研究了生物酸化浸米技术对黄酒酿造过程和成品的影响。结果表明,接种Lactobacillus plantarum CGMCC7184的生物酸化浸米技术能消除浸米环节的臭味,改善米浆水的品质;能使机械化黄酒生产中达到合格酸度的浸渍时间至少缩短1 d,并且能提高米浆水中乳酸的质量浓度;能大幅降低米浆水中生物胺质量浓度,有利于生产的安全性;能明显降低碎米率,提高浸渍米的淀粉质量分数,降低淀粉糊化焓值,有利于节省蒸汽用量。采用生物酸化米进行黄酒酿造,其发酵过程正常,酿成黄酒理化指标符合国家标准要求。相比于采用自然浸米工艺酿造的黄酒,放大试验结果显示,生物酸化米酿造的黄酒在酒精度有所提高,总酸质量浓度略有降低,感观品评得分亦优于前者,表明生物酸化浸米起到赋予酒体风味更协调的作用。

利用PCR-DGGE技术筛选分离海南黄帝椒产品微生物

黄帝椒是海南特产高辣度辣椒。该研究以黄帝椒产品为原料,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了其微生物种群关系,并结合传统平板筛选法进行菌种分离及鉴定,获得了海南特辣黄帝椒产品优势微生物。研究结果显示,海南黄帝椒产品平板筛选分离到了Pseudomonas stutzeri,Lactobacillus plantarum,Lactobacillus brevis等可培养的菌株;DGGE图谱中检测到了6个条带,其中,乳酸菌占总菌数的65%,处于最优势地位,假单胞菌占总菌数的16%,处于次要地位。该研究也首次提及了不同的微生物对黄帝椒产品的颜色、脆性的影响。

以安全为重心的理念下高校教学实验室的管理与建设

高校教学实验室是培养实用型人才的重要平台。随着高校教学实验不断改革与发展,国家对高校教学实验室提出了更高的要求。当前高校教学实验室管理与建设存在一些问题,如管理制度不完善、实验室设备设施不先进、实验员队伍水平不高等,制约着高校教学实验改革及发展的步伐。在以安全为重心理念下,围绕教学实验室管理制度、实验室设施以及实验员队伍建设3方面进行讨论与分析,就如何更高效管理与建设好高校教学实验室方面提出了相关建议,以期建造良好的教学实验环境,实现教学资源利用最大化,更好地服务于人才培养。

高通量筛选技术在酒精饮品生产菌株性能改良中的应用

酿造生产菌株性能是决定酒精饮品品质的关键,利用合适的筛选方法获得理想的生产菌株是提高工业微生物进化进程的重要手段。近年来,随着育种方法的不断发展,包括物理、化学诱变以及基因工程等育种方法都能获得大量的突变或代谢改造菌株,而传统筛选方法却存在工作量大、效率较低等缺陷,难以满足工业化大规模筛选的需求。因此,更为高效的高通量筛选技术越来越多的被应用到酒精饮品生产菌株的筛选中,提高发酵过程中相应工业微生物的生产性能。该文综述了目前基于特征性吸收峰或生物量等检测参数开发的并用于酒精饮品生产菌株筛选的高通量筛选技术,并从酒精饮品风味改良、生产性能提升、降低有害物质产生三个方面对高通量筛选技术的应用进行分析和讨论。

臭氧氧化在乙醇SBR出水资源化中的应用研究

为节约水资源,降低生产成本,该研究提出将序批式活性污泥法(sequencing batch reactor activated sludge process,SBR)出水回用于乙醇生产拌料工序。实验结果表明,SBR出水直接回用将导致乙醇发酵被抑制,对SBR出水进行臭氧氧化处理20 min后,SBR出水回用乙醇发酵的抑制性完全解除。研究证明NO_(2)-是SBR出水中的主要抑制物,当NO_(2)-质量浓度达到5 mg/L时就会对发酵产生抑制,表现为酵母细胞数减少且死亡率升高,细胞形态被破坏,对葡萄糖的利用率降低。转录组学研究结果表明,酵母细胞经NO_(2)-胁迫处理后,三羧酸循环与磷酸戊糖途径通量减小,使细胞代谢被抑制,生命活动减弱,因而抑制乙醇发酵。

膜分离法提高麦芽四糖糖浆纯度的研究

该研究拟采用膜分离法将麦芽四糖糖浆中麦芽四糖的纯度提高到80%以上。研究结果表明,麦芽四糖糖浆经截留分子质量为1000 Da的膜超滤后,大部分糊精被去除,但小分子糖含量几乎没有损失;以渗透通量、各糖截留率、分离系数为评价指标,筛选出最适合用于提高麦芽四糖纯度的纳滤膜的截留分子质量为150~300 Da;实验确定的纳滤膜最优工艺参数为跨膜压差1.0 MPa,操作温度35℃,进料质量浓度15 g/L,纳滤后麦芽四糖纯度由73.40%提升至78.20%;进一步采用浓缩因子为2的五阶段间歇渗滤,截留液中麦芽四糖的纯度达到87.14%。膜分离工艺不能完成相近分子质量低聚糖的绝对分离,但利用各糖截留率的差异,可以提高产品中麦芽四糖的纯度。

黑曲霉耐热型葡聚糖酶纤维素结合结构域的替换与融合体酶性质

该文旨在通过更换纤维素结合结构域(cellulose binding domain, CBD)的方式探索获得具有纤维素水解能力的耐热型葡聚糖酶的方法。黑曲霉(Aspergillus niger)来源的葡聚糖酶AnEglA6具有优越的耐热性能,在禽类饲料生产中具有应用前景。通过更换不同家族来源的碳水化合物结合结构域(carbohydrate binding module, CBM)编码区,构建了融合体葡聚糖酶基因,分别在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)中进行异源表达。AnEglA6催化结构域与分别来源于嗜热菌(Caldicellulosiruptor kristjanssonii)和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的木聚糖酶的底物结合结构域CBM9、CBM10结合获得的融合体酶AnEg-CBM9和AnEg-CBM10均具有较高的纤维素水解能力,并且底物范围进一步扩大,对微晶纤维素也具有一定的水解能力。AnEg-CBM10热稳定性有显著的提高,在85℃下酶活力半衰期达到40 min左右,能短时耐受90℃高温。融合体酶AnEg-CBM10是一种热稳定性提高、具有纤维素水解能力的新型葡聚糖酶。

生物素和VB_1在谷氨酸棒杆菌过量合成缬氨酸中的作用

通过对谷氨酸棒杆菌突变株AATV341进行生物素和VB1添加量的实验,探讨了生物素和VB1添加量对该菌株菌体质量及缬氨酸产量的影响;同时根据对AATV341进行的胞内外某些特定氨基酸和有机酸检测,研究了这两种维生素对碳架代谢流的分布,尤其是对丙酮酸节点处的代谢流量分布的影响.结果表明,生物素添加量在40μg/L时,菌体质量和缬氨酸在胞外的累积明显提高,谷氨酸在胞外累积降低;VB1的适量添加,可提高缬氨酸在胞外的累积,降低发酵液中乙酸和草酰乙酸的含量.

产甘油假丝酵母25S rRNA甲基转移酶BMT5对乙酸胁迫耐受的影响及应用

挖掘功能基因,提升菌株环境胁迫耐受性,对高效利用纤维素水解液产乙醇至关重要。产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)是具有多重抗逆性的工业菌株,经基因组文库筛选,获得能够提高酵母乙酸耐受性的rRNA甲基转移酶基因CgBmt5。在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中表达CgBmt5提高了乙酸耐受性,重组菌在胁迫下乙醇产量为60.5 g/L,提高17.7%。在C.glycerinogenes中过表达CgBmt5后,乙酸胁迫下乙醇产量提高17.6%,2种过表达的单位菌体产量、底物转化率、生产强度均有提高。进一步将C.glycerinogenes过表达菌应用于纤维素水解液发酵,乙醇产量提高71.7%,转化率提高65.0%,生产强度提高155.7%。乙酸胁迫下,过表达菌中脂质过氧化水平降低,且过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性增加;转录分析发现,Pfk1和Arg3基因上调,Gpd1和Cox3下调,表明CgBmt5可能通过降低脂质过氧化水平、提高SOD和CAT活性及影响糖代谢和精氨酸合成促进菌株的乙酸耐受和胁迫下的发酵能力。该研究为酵母的胁迫耐受机制和纤维素乙醇技术发展提供了新的生物材料。