高校粮食发酵中试实验室建设与管理的思考

中试实验室在高校的实践教学、科研工作中发挥着重要的作用,中试实验室的建设和管理是一个综合的系统工程,涉及到方方面面很多因素,需要配套相应的运行机制、保障机制、激励机制、评价机制等相关规章制度,才能保障实验室有效运行。针对目前缺乏建设运行高校中试实验室经验的现状,基于我校中试实验室建设运行的实际情况,提出了一些在中试实验室场地设计及建设、中试线布局及设备选型、安全卫生管理及实验室效益提升等方面的经验教训供参考。

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。

生物工程/生物技术专业课程的教学改革与探讨——以《发酵食品工艺学》为例

本文以《发酵食品工艺学》为例,对生物工程学院生物工程/生物技术专业课程教学过程中存在的共性问题进行了分析。提出了理论与实践并重,教师在讲课过程中主动"设疑"及以学生自我讲授的方式激发学生学习热情的课程改革新思想,并对教学内容和模式进行了改革和完善。希望通过教学改革能够激发学生的学习兴趣和创新意识,为创新型人才的培养做出贡献。

代谢工程改造酿酒酵母合成玉米黄质

玉米黄质是一种类胡萝卜素,在很多领域都有一定的应用。该研究在前期构建的脂质体积累酿酒酵母的基础上,表达玉米黄质合成酶,初步得到一株能够积累玉米黄质的酿酒酵母工程菌。进一步优化补料碳源、补料时间和补料方式,最终在5 L的发酵罐从48 h开始以指数流加的方式流加葡萄糖,得到玉米黄质的产量为47.7 mg/L。综上,该研究构建了一株高产玉米黄质重组菌并对其进行了发酵验证,研究结果为后续进行发酵优化提供了基础以及改进的方向。

冬虫夏草菌株发酵槐花香料的制备及其卷烟加香应用研究

为开发新型天然槐花香料,以槐花为底物,接种冬虫夏草菌株SCT-1后进行发酵,通过因子筛选试验优化发酵培养基配方,将最优条件下所得香料进行嗅香评价、卷烟加香感官评吸和挥发性致香成分分析。结果表明:发酵培养基最优配方为槐花粉100 g/L、玉米粉2 g/L、麸皮2 g/L和蔗糖2 g/L,该配方下所得香料以坚果香为主,奶香、青香为辅,由其制得的卷烟坚果香气、甜味和烟气细腻感增加,刺激性降低;挥发性致香成分苯乙烯、(2Z)-2-辛烯-1-醇、萘、苯并噻唑和甲基丁香酚对该香料香气具有贡献,(E)-2-庚烯醛、苯甲醛、芳樟醇、松油烯-4-醇和α-松油醇对该香料香气具有显著贡献。

椰果发酵技术及食品中应用

发酵技术生产的椰果,即微生物纤维素,是纤维素在自然界存在的一种形式,很久以前就用于食品制造。椰果的原料天然、生物合成过程温和、最终产物绿色,具有高持水量、高湿态,柔韧性、高原位反应活性等优异性能。在综述30多年来世界上微生物纤维素发酵制备技术的基础上,提出我国椰果发酵产业今后的发展方向。

关于《发酵工艺综合实验》教学的总结和思考

发酵工程的学习不仅是理论课堂上的学习,更重要的是将发酵的专业知识与生产实践联系起来。《发酵工艺综合实验》是培养和提高学生在发酵工程领域科研与生产的综合能力,锻炼学生的科研思维和实验操作能力,培养具有较强实践能力的应用型人才。针对《发酵工艺综合实验》的教学现状,作者将理论实践高效结合、合理化分组、精确细致的考核标准等方面的举措应用其中,并且效果显著,对其他教学工作有一定的借鉴意义。

稻米及其副产品深加工技术研究进展

综述了国内外碎米、米糠和稻壳等加工副产品综合利用领域的最新研究进展,以期通过精深加工提高稻米资源的利用率和食用率,增强我国粮食安全性。

发酵法生产柠檬酸的研究进展

柠檬酸是一种具有多功能的重要有机酸,是当前世界上产量和消费量最大的食用有机酸,伴随着在新兴产业领域的广泛应用,其需求量以每年5%的速度增长。发酵法生产柠檬酸起步较早,但工艺鲜有创新;文中首先介绍了柠檬酸生产工艺国内外研究现状,并以产业化的视角,纵观柠檬酸生产全过程分析限制柠檬酸快速增长的瓶颈,着重提出了实现柠檬酸高效生产与清洁生产相统一的主要策略,为实现柠檬酸高效绿色制造奠定基础。

枯草芽孢杆菌产中性蛋白酶发酵条件优化

对1株枯草芽孢杆菌产中性蛋白酶发酵培养基以及发酵条件进行了优化,最终确定了摇瓶最佳发酵培养基为:甘油40 g/L、豆粕粉30 g/L、麸皮10 g/L、Na2HPO44 g/L、K2HPO40.3 g/L。摇床最佳发酵条件为:温度30℃、转速250 r/min、接种量体积分数6%,在此发酵条件下,酶活达到6 082.7 U/m L,发酵强度为56 U/(m L·h)。在15 L发酵罐进行了初步验证,通过流加甘油分批发酵,在第25h酶活达到最大值,为11 871 U/m L。

魏斯氏菌在发酵食品中的应用

魏斯氏菌是一类存在于酱油、泡菜、豆豉、香肠等多种发酵食品的乳酸菌。它是参与食品发酵的重要微生物,在发酵食品中具有广泛应用价值。在食品发酵过程中,魏斯氏菌对食品中有机酸、酯类及短链脂肪酸等风味物质的合成具有重要作用。此外,魏斯氏菌属的有些菌株具有合成细菌素、低聚糖、胞外多糖和纤维素等特性,具有潜在的益生菌特性。该文主要对魏斯氏菌的分离鉴定、生理生化特性以及菌株在发酵食品中的应用特性等几方面的研究进展进行了综述。

产洛伐他汀红曲菌的筛选及中药对其固态发酵的影响

经洛伐他汀(Monacolin K)抗性平板筛选和固态发酵实验验证,从红曲分离源中得到一株产洛伐他汀能力最强的菌株,并命名为M2-1,发酵12 d后其洛伐他汀产量可达1.472 mg/g(以干基计)。结合形态学特征和核糖体DNA内转录间隔区序列分析,将其鉴定为红色红曲菌(Monascus ruber)。考察15种药食同源中药及其添加形式(药粉、药汁)对菌株M2-1固态发酵产洛伐他汀、色价等指标的影响,结果显示:陈皮粉、山楂粉、山楂汁、桑叶粉、丁香汁、黑胡椒汁、白芷粉制备药红曲效果最佳(P<0.05),其中陈皮粉红曲和山楂汁红曲的洛伐他汀和色价最高,分别为2.118 mg/g和320.12 U/g,分别较普通红曲提高43.89%和71.79%。本研究发现多种中药能够促进红曲菌产洛伐他汀和红曲色素,为进一步提升传统红曲的药食两用功能提供了新的思路。

微生物发酵改善棉粕饲用品质的研究

利用热带假丝酵母JD-9和干酪乳杆菌MX-48发酵棉粕,达到改善棉粕饲用品质的目的。结果表明:发酵后棉粕中游离棉酚含量从发酵前520 mg/kg降低至270 mg/kg,脱毒率达到48.1%;棉粕中小肽含量由发酵前的3.46%提高到14.43%;总氨基酸和必需氨基酸含量分别提高了10.81%和11.57%,其中赖氨酸和蛋氨酸含量分别提高了11.24%和35.48%;植酸含量从1.83%降到0.29%,相应的无机磷含量从0.08%提高到0.51%;粗纤维含量由发酵前的12.0%降低至10.2%,降解率达15%;pH下降至4.66,有益代谢产物乳酸含量达到6.0%。

玉米浆对丁二酸发酵的影响

采用产琥珀酸放线杆菌NJ113为发酵菌种,研究了5种型号的玉米浆（由法国罗盖特公司提供的095K,048K,095E,No.120924和一种国产玉米浆）对丁二酸发酵的影响.研究了095K和No.120924玉米浆替代酵母膏作为廉价氮源的可行性.结果表明,095K玉米浆可以完全替代酵母膏,No.120924的最适替代比例（体积分数）为60％～80％.测定095K玉米浆中氨基酸、维生素和金属离子的含量,并通过正交试验研究了玉米浆中关键组分对丁二酸发酵的影响,得到了6种关键组分（谷氨酸、苏氨酸、精氨酸、甲硫氨酸、烟酸和生物素）的质量浓度优化组合,与对照组相比,丁二酸产量提高了41.8％.

生物过程工程研究在创新生物医药开发中应用的驱动力--生物反应器

近年创新生物医药在生物产业中的比重逐渐增大,也给生物产业带来了巨大的经济效益,靶点筛选及分子构建等上游技术的进步是促进生物医药进步的主要原因。随着目前细胞培养技术在生物医药生产中的广泛应用,对细胞培养技术的要求也不断提高,同时细胞培养技术的实现载体——生物反应器的技术改进和创新也越发凸显其重要性。本文介绍了生物反应器在创新生物医药产业中的应用种类、发展趋势及发展驱动力,回顾了全球范围内新型生物反应器的发展成果,包括新型反应器技术及过程分析技术在生物医药中的应用,最后,分析了中国生物反应器的发展现状与问题,指出了生物反应器的发展与进步应以提高生物培养过程的稳定性最终提高产品的质量而不是以提高产量为主要目标。本文详细阐述现代生物反应器技术及基于"质量源于设计"的质量控制理念在其中所起到的关键作用,以及生物反应器的技术发展的现状和未来走向。

脂肪氧合酶结构、分子改造与发酵研究进展

脂肪氧合酶(EC 1.13.11.12)能专一催化氧化含有Z,Z-1,4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸,形成具有共轭双键的脂肪酸氢过氧化物,广泛应用于食品加工、化工、医药等领域。1932年首次在大豆中发现脂肪氧合酶以来,人们已在多种动植物组织和微生物中检测到脂肪氧合酶。广泛的来源使脂肪氧合酶结构亦呈现多样性,包括经典结构、融合结构、无N端β-折叠结构及含锰离子结构等。为提高应用性能,定点突变和融合自组装双亲短肽等分子改造技术已用于提高脂肪氧合酶比酶活和热稳定性。基于发酵法的天然优势,构建高产脂肪氧合酶的重组菌成为近年研究的热点。总结了典型脂肪氧合酶的结构、分子改造及发酵法生产研究进展,旨为后续研究提供参考。

混合碳源对灵芝多糖发酵及其抗肿瘤活性的影响

为了高效生产活性灵芝多糖,以葡萄糖液体发酵的基本碳源,同时添加两种灵芝多糖的主要单糖组分——半乳糖和甘露糖,研究混合碳源对灵芝生长、多糖合成及其抗肿瘤活性的影响。结果表明,以不同的混合碳源作为灵芝液态发酵的碳源,发现不同比例的单糖碳源对灵芝多糖产量和生物量影响较小。不同的灵芝多糖剂量对皮肤基底癌细胞A431和人乳腺癌细胞MDA-MB-231的增殖均有抑制作用,碳源比例对灵芝多糖活性影响较大。葡萄糖和半乳糖以质量浓度比1∶1作碳源时抑制率可达到50%~60%;葡萄糖和半乳糖质量浓度比1∶2作碳源时抑制率可达到75%~85%;葡萄糖和甘露糖质量浓度比1∶1作碳源时抑制率可达到60%~65%;葡萄糖和甘露糖质量浓度比1∶2作碳源时抑制率可达到80%~85%;葡萄糖、半乳糖和甘露糖质量浓度比1∶1∶1作碳源时抑制率可达到80%~85%。初始培养基中半乳糖和甘露糖所占比例大有利于灵芝多糖抗肿瘤活性的发挥。

应用新型复合保护剂制备高活性直投式干酪乳杆菌发酵剂

为应对直投式发酵剂在冷冻干燥处理中较易失活的问题,作者以干酪乳杆菌Lactobacilluscasei Zhang为研究对象,考察了不同冷冻干燥保护剂对菌体细胞生理活性的影响。研究表明,在以脱脂奶粉、山梨醇等传统冷冻干燥保护剂为保护基质的基础上,通过添加5 g/L谷胱甘肽能够将L.casei Zhang细胞的冻干存活率提高至54.5%,活菌数可达6.16×108cfu/mL。进一步分析表明,GSH使冷冻干燥后细胞的膜脂肪酸不饱和度(即U/S值)提高2.02倍,而饱和脂肪酸链长则从对照样本的17.1减少到16.0。此外,透射电镜的研究结果进一步证实,与对照样本相比,GSH能够有效维持冷冻干燥过程中细胞膜结构的完整性。上述研究结果对基于微生物细胞在冷冻干燥过程中的生理状态变化,开拓新型高效的冻干保护剂开辟了新的思路。

发酵花生粕替代鱼粉对凡纳滨对虾生长、肌肉成分和非特异性免疫的影响

试验旨在研究发酵花生粕替代不同水平鱼粉对凡纳滨对虾生长、肌肉成分和血淋巴非特异性免疫指标的影响。设计鱼粉含量为21%的对照组饲料,以4.5%、9.0%、13.5%的发酵花生粕分别替代对照饲料组中3.0%、6.0%、9.0%的鱼粉,配制成4种等氮、等能饲料,投喂平均体质量5.1 g的凡纳滨对虾42 d。试验共设4个处理,每处理4个重复,每重复50尾虾。结果表明:发酵花生粕替代鱼粉3.0%、6.0%时不影响凡纳滨对虾增重率和饲料系数;而替代鱼粉9.0%时,增重率显著降低(P<0.05),饲料系数显著增高(P<0.05),同时肌肉粗蛋白含量、血淋巴T-SOD活性显著降低(P<0.05);替代鱼粉3.0%时对虾表现出最高的PO活性(P<0.05)。以上结果表明,发酵花生粕可替代饲料中6.0%鱼粉而不影响凡纳滨对虾生长性能。

尿素吸收型工业黄酒酵母单倍体工程菌的构建

氨基甲酸乙酯是黄酒生产中的副产物,具有致癌性。尿素是氨基甲酸乙酯(EC)的主要前体物质,为降低黄酒中EC的含量,通过提高尿素转运蛋白基因DUR3的表达水平,构建了尿素吸收型工业黄酒酵母单倍体工程菌。采用融合PCR技术,将DUR3基因置于强启动子PGK1p后,构建过表达组件"URA3-PGK1p-DUR3-PGK1tURA3",转化工业黄酒酵母单倍体Na(MATa),获得单倍体工程菌Na-uD。通过实验室黄酒发酵,工程菌所酿黄酒发酵液中尿素含量降低了55.0%,EC含量降低了10.9%,其他理化指标无明显差异。因此过表达DUR3基因的工程菌Na-uD具有"吸收尿素"的能力,能够降低发酵液中尿素的含量,且无外源抗性基因的引入。