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。

“创新实践、学科交叉”提高轻工技术与工程研究生理论创新能力——以江南大学轻工技术与工程专业为例

该文结合轻工技术与工程专业研究生培养过程中存在的理论创新能力不足问题,提出"夯实专业基础、突出创新实践、注重学科交叉"的培养理念,通过三位一体的培养模式,全面提高工科研究生挖掘工程问题的理论根源能力,提升自主创新能力。

酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种

由新鲜牛奶制成的酸奶由于其丰富的营养、特殊的风味、爽滑的质构和良好的生理功能 ,倍受人们青睐。对酸奶乳酸菌的微生物种类、功能及其组成的酸奶发酵剂进行了综述 ,并简要介绍了乳酸菌生物工程育种方面的研究进展及酸奶乳酸菌研究领域一些令人感兴趣的课题。

生物技术法生产丙酮酸的研究进展

丙酮酸是一种重要的有机酸 ,广泛应用于制药、日化、农用化学品和食品等工业中。相对于化工法生产的丙酮酸而言 ,生物技术法生产的丙酮酸具有低成本、高质量等优势。生物技术法生产丙酮酸主要包括发酵法和酶法 ,前者又包括直接发酵法和休止细胞法。在对比各种生产方法的基础上 ,考虑到球拟酵母属的多重维生素营养缺陷型菌株是目前最具竞争力的丙酮酸生产菌 ,因此重点介绍了发酵法生产丙酮酸在菌种、发酵条件优化等方面的研究进展 。

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。

生物技术知识产权的类型及其应用

全面地综述了各种类型的生物技术知识产权,包括专利、著作权、商标、技术秘密和技术标准等,以及与生物技术密切相关的行业性知识产权,如植物保护品种、新药保护等;同时对不同类型、特点、用途的知识产权进行了比较,期望对医药、工业、农业等生物技术研发机构合理地应用各种知识产权有帮助。

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。

微生物分子生态学技术在传统发酵食品行业中的应用研究进展

微生物分子生态学作为分子生物学与微生物生态学交叉而形成的学科,在传统发酵食品行业中的应用还处于起步阶段。本文从分子生态学实验技术角度,综述了目前一些传统发酵食品行业生产过程中微生物群落结构、多样性及其功能相关性的研究进展,并探讨了分子微生态学技术在传统发酵行业的应用前景。

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。

迅速发展中的不对称生物催化技术

本文概述了生物催化技术近年来迅速发展的背景、现状和前景,特别谈到酶在手性合成领域的广泛应用;结合国内外实例,分别介绍了生物催化的不对称氧化还原反应和水解酶催化的对映选择性合成两个主要方面的研究与开发动态。

厌氧氨氧化生物脱氮技术的研究进展

厌氧氢氧化是指在厌氧条件下,厌氧氢氧化混合菌直接以NH4+为电子供体,以NO_3^-或NO_2^-为电子受体,将NO_4^+、NO_3^-或NO_2^-转变成N2的过程。厌氧氨氧化作为一种新型的污水处理工艺具有较高的理论意义和良好的应用前景。本文主要阐述了厌氧氨氧化生物脱氮技术原理、厌氧氨氧化的可能途径、方法及其应用现状,并且讨论了厌氧氢氧化反应的微生物学机理和厌氧氨氧化工艺的开发,提出了今后研究的主要方向。

微生物代谢工程:绘制细胞工厂的蓝图

代谢工程是一种理解并利用代谢过程的方法 ,其目的是优化或改变生物细胞中的代谢网络和表达调控网络 ,提高其代谢产物的产量或合成新的化合物 .后基因组时代系统生物学和功能基因组学技术的发展 ,为构建能够实现特定目标的微生物细胞工厂提供了空前机遇 .本文回顾代谢工程在技术和应用上的最新进展 ,讨论代谢工程中的关键问题和发展趋势 ,并提出中国在该领域的发展策略 .

支链氨基酸生物合成及其代谢工程育种研究进展

支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)主要由细菌、真菌和植物合成,是人体必需氨基酸。因其特殊的结构和功能,在人类生命代谢中占有特别重要的地位,所以支链氨基酸在医药、食品及饲料领域中有着广泛的用途。目前支链氨基酸主要采用发酵法生产,生产菌种主要为Corynebacterium glutamicum(包括黄色短杆菌Brevibacterium flavum)。作者主要分析了Corynebacterium glutamicum中支链氨基酸生物合成途径及其代谢调控,并对支链氨基酸代谢工程育种情况进行了综述。

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。

支链氨基酸生物合成及其代谢工程育种研究进展

支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)主要由细菌、真菌和植物合成,是人体必需氨基酸。因其特殊的结构和功能,在人类生命代谢中占有特别重要的地位,支链氨基酸在医药、食品及饲料领域中有着广泛的用途。目前支链氨基酸主要采用发酵法生产,生产菌种主要为Corynebacterium glutamicum(包括黄色短杆菌Brevibacterium flavum)。作者主要分析了Corynebacterium glutamicum中支链氨基酸生物合成途径及其代谢调控,并对支链氨基酸代谢工程育种情况进行了综述。

生物酸化技术在啤酒生产中的应用

生物酸化技术应用于啤酒生产可降低糖化醪pH值,实现对麦芽、糖化醪和麦芽汁的酸化,生物酸化可增加酶活。生物酸化技术在啤酒生产中的应用不仅能降低生产成本,而且还能提高啤酒质量;但对乳酸菌和工艺有严格的要求。(孙悟)

微生物工业酶及其后处理工艺研究进展

微生物酶的催化作用具有高效性和专一性,目前已在制药、造纸、纺织、饲料、食品、皮革等工业领域发挥了重要作用。与其他来源的酶相比,微生物酶具有来源广、种类多、易于分离提取等优点,并且微生物发酵法生产工业酶是最经济的产酶方式。自然界中微生物族群数量庞大,但能分离筛选到的微生物种类和数量有限,能应用于工业生产的微生物酶更是不足。针对不同微生物酶的结构和性质,选择合适的后处理工艺是酶分离纯化的关键。文章结合微生物酶的菌种筛选、菌种改良、发酵工艺等环节,重点对酶的后处理方法进行综述,以期为微生物工业酶资源发掘与应用提供科学依据。