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基于宏基因组学技术解析工业发酵蔬菜中亚硝酸盐形成及降解机理

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食品与发酵工业 2024年

作者：伍亚龙杨姗陈功张其圣汪冬冬唐垚史梅莓吕鹏军王勇四川东坡中国泡菜产业技术研究院四川省食品发酵工业研究设计院有限公司四川益动源生物科技有限公司

亚硝酸盐在蔬菜发酵过程中过量积累会导致食品安全问题，深入了解蔬菜发酵过程中亚硝酸盐形成及降解机制对于控制亚硝酸盐含量，保证发酵蔬菜食用安全性至关重要。该研究利用宏基因组学方法分析了4种工业发酵蔬菜中的微生物群落分布以... 详细信息

亚硝酸盐在蔬菜发酵过程中过量积累会导致食品安全问题，深入了解蔬菜发酵过程中亚硝酸盐形成及降解机制对于控制亚硝酸盐含量，保证发酵蔬菜食用安全性至关重要。该研究利用宏基因组学方法分析了4种工业发酵蔬菜中的微生物群落分布以及功能基因。物种注释结果表明，发酵蔬菜以Lactobacillus、Halomonas、枝Virgibacillus为优势细菌属，以Debaryomyces、Sugiyamaella、Pichia和Scheffersomyces为优势真菌属。功能基因分析表明，4种工业发酵蔬菜中亚硝酸盐代谢途径包括反硝化作用、异化硝酸盐还原作用和同化硝酸盐还原作用，硝酸盐还原酶、硝基单加氧酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶[细胞色素c]、一氧化二氮还原酶、亚硝酸盐还原酶[NADH]、铁氧还蛋白亚硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶[NAD(P)H]是亚硝酸盐代谢过程中起主导作用的酶。微生物与功能基因关联分析表明，Lactobacillus versmoldensis、Halomonas jeotgali、Halomonas lutea、Halomonas halodenitrificans、Virgibacillus halodenitrificans等细菌以及Aspergillus oryzae、Fusarium oxysporum等真菌可能参与反硝化作用、异化硝酸盐还原作用，细菌Natronococcus amylolyticus和真菌Debaryomyces hansenii，、Blastobotrys adeninivoran可能参与同化硝酸盐还原作用，从而促进发酵蔬菜中亚硝酸盐的形成与降解。该研究为探究蔬菜自然发酵过程中亚硝酸盐代谢途径、功能基因以及关联微生物信息提供了新的思路，为发酵蔬菜亚硝酸盐调控提供理论依据。

关键词：发酵蔬菜亚硝酸盐宏基因组学微生物功能基因

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惠州市国产北斗化平台实时定位精度测试分析

北京测绘 2024年第5期38卷 763-767页

作者：张献志周涛叶远斌张紫琼吕鹏军广东省国土资源测绘院广东广州510663

惠州市连续运行卫星定位服务系统(HZCORS)在2022年完成了国产北斗化升级改造工作,实现了基准站接收机全面支持北斗三号卫星导航系统即北斗三号(BDS-3)数据,且新的国产北斗化平台(简称“新平台”)具备支持北斗三号数据兼容其他卫星系统... 详细信息

惠州市连续运行卫星定位服务系统(HZCORS)在2022年完成了国产北斗化升级改造工作,实现了基准站接收机全面支持北斗三号卫星导航系统即北斗三号(BDS-3)数据,且新的国产北斗化平台(简称“新平台”)具备支持北斗三号数据兼容其他卫星系统数据的处理能力,并支持实时播发1985国家高程(简称“85高”)。作为惠州市现代测绘基准体系的重要支撑,新平台投入使用前的测试显得尤为重要。测试结果表明:①新平台平面和高程的实时定位精度较以往有所提高。②新平台分别使用惠州市似大地水准面模型和广东省似大地水准面模型采集得到的高程成果,契合度均较好。③新平台的平均时间可用性为96.48%,优于规范指标的95%。

关键词：连续运行卫星定位服务系统(CORS) 北斗三号似大地水准面网络实时动态载波相位差分技术

含纳米羟基磷灰石和PTH（1-34）复合水凝胶在位点保存中的成骨分化研究

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含纳米羟基磷灰石和PTH（1-34）复合水凝胶在位点保存中的成骨分...

作者：吕鹏军河北医科大学

学位级别：硕士

目的:在口腔种植学中,理想的骨移植材料的开发和研究仍然是一项挑战。该研究制备了含羟基磷灰石和甲状旁腺激素(PTH(1-34))的壳聚糖/海藻酸钠复合水凝胶支架材料,并探索该新型生物支架材料在位点保存技术中的体内外成骨分化作用。该实... 详细信息

目的:在口腔种植学中,理想的骨移植材料的开发和研究仍然是一项挑战。该研究制备了含羟基磷灰石和甲状旁腺激素(PTH(1-34))的壳聚糖/海藻酸钠复合水凝胶支架材料,并探索该新型生物支架材料在位点保存技术中的体内外成骨分化作用。该实验可以为水凝胶未来的发展改良及临床应用提供重要的理论依据。实验方法:1.制备壳聚糖/海藻酸钠复合水凝胶(Gel)、含有纳米羟基磷灰石壳聚糖/海藻酸钠复合水凝胶(nHAp/Gel)和含有羟基磷灰石和PTH(1-34)的壳聚糖/海藻酸钠复合水凝胶(PTH/Gel),扫描电子显微镜观察水凝胶的微观结构,流变仪测试各组凝胶的机械性能。2.体外检测人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)在水凝胶中培养时细胞活力、粘附增殖以及成骨分化能力,无水凝胶(blank)组为对照组。3.实验选择18只SD雄性大鼠,随机分成nHAp/Gel组、PTH/Gel组和自然愈合组三组,前两组为实验组,自然愈合组设计为对照组,每组分别为6只。拔牙术后8周处死各组大鼠,取下颌骨,通过Micro-CT观察、HE染色和masson染色结果比较各组的新骨生成情况。结果:1.扫描电镜结果显示三组水凝胶均形成三维网状结构,其孔径大部分在100—300μm,nHAp/Gel和PTH/Gel两组水凝胶的孔隙2.水凝胶机械性能结果显示nHAp/Gel和PTH/Gel两组水凝胶的机械性能明显优于Gel组。3.hBMSCs的活力和增殖检测显示,与Gel组和blank组相比,nHAp/Gel和PTH/Gel两组会使细胞活性和增殖率升高。4.ALP活性和染色检测结果表明,nHAp/Gel和PTH/Gel水凝胶组在第7天和14天时ALP活性高于Gel和blank组。5.茜素红染色结果表明,nHAp/Gel和PTH/Gel水凝胶组hBMSCs矿化能力较Gel和blank组显著增强。6.拔牙后8周的Micro-CT和组织学染色结果均显示,n HAp/Gel和PTH/Gel水凝胶组相较于blank组的骨胶原和骨小梁密度增加,毛细血管丰富,实现了更多的牙槽骨组织再生。结论:1.nHAp/Gel和PTH/Gel两组水凝胶机械性能优异,有望作为骨移植材料应用于位点保存。2.Gel、nHAp/Gel和PTH/Gel三组水凝胶良好的生物相容性,nHAp/Gel和PTH/Gel可有效提高hBMSCs向成骨细胞分化的能力。3.nHAp/Gel和PTH/Gel两组水凝胶可有效促进牙槽骨再生,为骨修复支架材料提供新的研究方向和理论基础。

关键词：口腔种植位点保存水凝胶 PTH(1-34) 骨增量成骨分化壳聚糖海藻酸钠

全基因组测序揭示两株泡菜源植物乳杆菌基因型差异和潜在益生特性

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微生物学报 2023年第7期63卷 2880-2898页

作者：伍亚龙杨恺史梅莓吕鹏军王勇张其圣四川省食品发酵工业研究设计院有限公司四川成都611130 四川益动源生物科技有限公司四川眉山620000 四川东坡中国泡菜产业技术研究院四川眉山620000

【目的】为了探究植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)基因型差异和潜在益生特性,采用全基因组测序技术对其进行测序并解析基因组序列及生物特性。【方法】本研究基于HiSeq和PacBio测序平台,对团队前期从四川多代泡菜中分离获得... 详细信息

【目的】为了探究植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)基因型差异和潜在益生特性,采用全基因组测序技术对其进行测序并解析基因组序列及生物特性。【方法】本研究基于HiSeq和PacBio测序平台,对团队前期从四川多代泡菜中分离获得、体外益生特性评价良好的潜在益生菌菌株L.plantarum Eden-Star PC06和L.plantarum Eden-Star PC108的全基因组进行测序。利用相关生物信息学软件对原始数据进行组装及其后续的功能注释、分子进化、菌株安全性、次级代谢产物合成基因簇以及益生特性相关基因进行分析。【结果】通过基因组装得到了2株植物乳杆菌的全基因组信息,L.plantarum Eden-Star PC06和Eden-Star PC108基因组大小分别为3163902 bp和3205054 bp;GC含量分别为44.68%和44.67%;分别包含3161个和3197个DNA编码序列;功能基因数据库比对结果显示2株菌在碳水化合物利用、氨基酸利用和糖基转移酶等基因上得到大量注释;通过比对数据库,在2株植物乳杆菌全基因组上发现了4个与肠液耐受相关的胆盐水解酶基因、完整的植物乳杆菌细菌素合成相关基因簇和抵御多种胁迫的益生相关基因。【结论】本研究通过全基因组测序在基因水平上探究了L.plantarum Eden-Star PC06和Eden-Star PC108基因型差异和益生特性基因,证明L.plantarum Eden-Star PC06和Eden-Star PC108是2株有应用前景的益生菌菌株,以期为筛选优良益生菌菌株和评价其益生特性提供遗传学基础。

关键词：植物乳杆菌全基因组测序比较基因组功能基因胆盐水解酶细菌素

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从有关律例看清代田房典当契税的变化

清史研究 1999年第4期 106-108页

作者：吕鹏军中国人民大学清史研究所 100872

民国高等教育何以能“中邦三十载,西土一千年”?

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中国图书评论 2012年第12期35卷 108-110页

作者：吕鹏军中国人民大学出版社

民国时期的中国学术，依现今标准，在某些方面仍是一个难以企及的高峰。虽然我们今天高等教育事业的普及程度远远超过了那个时期，据教育部数据，2012年全国普通高校计划招生685万人，而据《全国高等教育统计，1934》，该年全国在校生只... 详细信息

民国时期的中国学术，依现今标准，在某些方面仍是一个难以企及的高峰。虽然我们今天高等教育事业的普及程度远远超过了那个时期，据教育部数据，2012年全国普通高校计划招生685万人，而据《全国高等教育统计，1934》，该年全国在校生只有2．8075万人，近80年间竟有如此大差距，令人不胜感慨。但在杰出人才的培养方面，我们今天似乎有所不及。

关键词：高等教育事业民国时期中国学术普及程度普通高校教育统计杰出人才教育部

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高通量测序结合传统微生物培养研究酱醪中微生物多样性及群落变化

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食品与发酵工业 2023年第3期49卷 75-82页

作者：伍亚龙杨恺史莓梅吕鹏军汪冬冬李龙唐垚张其圣四川东坡中国泡菜产业技术研究院四川眉山620030 四川省食品发酵工业研究设计院有限公司四川成都611130

为了探究不同发酵时期酱醪中微生物群落结构及其动态变化,采用传统可培养和Illumina MiSeq高通量测序技术相结合的方法,研究0~6个月酱醪中的微生物群落多样性和动态变化。结果显示,酱醪发酵整个阶段细菌群落厚壁菌门(Firmicutes)占94.0... 详细信息

为了探究不同发酵时期酱醪中微生物群落结构及其动态变化,采用传统可培养和Illumina MiSeq高通量测序技术相结合的方法,研究0~6个月酱醪中的微生物群落多样性和动态变化。结果显示,酱醪发酵整个阶段细菌群落厚壁菌门(Firmicutes)占94.04%,为优势菌门。四联球菌属(Tetragenococcus)和魏斯氏菌属(Weissella)分别占41.55%和25.84%,为优势菌属。发酵前期非嗜盐乳酸菌含量最高,活菌数达到108CFU/mL,发酵中期乳酸菌种类和数量逐渐减少,发酵后期以嗜盐乳酸菌为主导。真菌群落主要以子囊菌门(Ascomycota)为优势菌门,占99.83%;Starmerella、Candida和Aspergillus为优势真菌属,该研究首次发现Starmerella在酱醪发酵过程中作为主要真菌属。研究表明,酱醪发酵主要参与的微生物是米曲霉、酵母菌和乳酸菌,其中米曲霉仅存在于发酵前期,发酵中期主要以乳酸菌为主要菌属,发酵后期以嗜盐乳酸菌和酵母菌为主。探究酱油酿造中微生物的变化规律,有利于指导人工添加乳酸菌和酵母菌来提高国内酱油的风味和品质。

关键词：酱醪高通量测序微生物多样性可培养方法

基于溶氧发酵提高工程解脂亚罗酵母YL-C11生产β-胡萝卜素的研究

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基于溶氧发酵提高工程解脂亚罗酵母YL-C11生产β-胡萝卜素的研究

作者：吕鹏军陕西师范大学

学位级别：硕士

β-胡萝卜素是类胡萝卜素之一,在人体中除转化为维生素A之外,还具有抗癌、抗氧化和促进细胞间隙交流等作用,被广泛用于食品、药品、化妆品等行业,因此有着巨大的市场需求。解脂亚罗酵母是一种公认的安全菌株,不但具有基因操作简单,易于... 详细信息

β-胡萝卜素是类胡萝卜素之一,在人体中除转化为维生素A之外,还具有抗癌、抗氧化和促进细胞间隙交流等作用,被广泛用于食品、药品、化妆品等行业,因此有着巨大的市场需求。解脂亚罗酵母是一种公认的安全菌株,不但具有基因操作简单,易于培养的特点,而且胞内存在脂滴利于β-胡萝卜素的贮存。目前利用工程解脂亚罗酵母发酵生产β-胡萝卜素已经越来越受到青睐,但目前解脂亚罗酵母的发酵多数处于摇瓶发酵水平或者简单的分批补料发酵水平,其发酵工艺尚未进行系统的优化。基于此,本研究在4 L的发酵罐水平上优化了工程解脂亚罗酵母YL-C11的发酵工艺,探究发酵过程中的能量和基因表达水平变化,并建立发酵动力学模型。获得的主要结论如下:（1）工程解脂亚罗酵母YL-C11补料分批发酵。利用补料分批发酵,控制葡萄糖浓度在5 g/L左右,氨水控制pH为5.5,经过120 h的发酵,总共消耗1200 g葡萄糖,获得73.5 g/L的细胞干重和1.6 g/L的β-胡萝卜素。随着发酵的进行,细胞内的ATP含量呈现下降的趋势,NADP+/NADPH的含量呈现上升趋势,同时动力学研究表明Logist方程和Luedeking-Piret方程能很好的拟合YL-C11的菌体生长过程和产物生成过程,最终得到拟合参数lm（0.113）,Xm（71.18）,α（0.0216）,β（1.52×10-5）以及通过计算得到 Yx/s（0.306）和 Yp/s（0.007）的值。补料分批发酵结果表明在发酵过程中溶氧水平供应不足是限制YL-C11进一步生长的主要因素。（2）工程解脂亚罗酵母YL-C11基于溶氧的补料分批发酵。针对补料分批发酵存在的供氧不足的问题,在补料分批发酵的基础上建立基于溶氧的补料分批发酵策略,维持发酵过程中的溶氧维持在10%-20%之间,维持pH为5.5。经过120 h的发酵,总共消耗1350 g葡萄糖,获得94 g/L的细胞干重和2.01 g/L的β-胡萝卜素,两者相比补料分批发酵皆提高了 1.3倍。随着发酵的进行,细胞内的ATP含量呈现下降的趋势,NADP+/NADPH的含量呈现上升趋势,ATP和NADP+/NADPH水平都高于其在补料分批发酵的水平,同时菌体对数生长期的耗糖量。动力学研究表明Logist方程和Luedeking-Piret方程同样能很好的拟合YL-C11的菌体生长、产物生成和底物消耗过程,拟合值分别为μm（0.527）,Xm（94.73）,α（-0.5876）,β（0.2673）,Yx/s（0.353）和 Yp/s（0.158）。动力学拟合结果表明YL-C11在基于溶氧的补料分批发酵中具有更高的生长速率和葡萄糖利用率。对β-胡萝卜素合成通路上的四个关键基因（tHMG、GGS1、carRA和carB）的转录水平的检测表明其表达水平较补料分批发酵都有不同程度的提高。（3）基于RNA-Seq的转录组学初步分析。利用Illumina Hi SeqTM 2000平台分别对补料分批发酵和基于溶氧的补料分批发酵中第24 h（F-24、D-24）和第48h（F-48、D-48）的工程解脂亚罗酵母YL-C11菌体进行高通量测序。对测序质量的鉴定结果表明此次测序质量较好,符合研究要求。在F-24和F-48两个样本中,上调表达基因854个,下调表达基因732个,在D-24和D-48两个样本中,上调表达基因748个,上调表达基因237个,在F-24和D-24两个样本中,上调表达基因64个,上调表达基因95个。差异基因GO富集分析结果表明在“生物学过程”和“分子功能”的富集的水平最高,在“生物学过程”中,富集到“代谢过程”的基因最多;在“分子功能”中,富集到“催化活性”的基因最多;在“细胞功能”中,富集到“膜”的基因最多。在对于ATP和NADP+/NADPH相关基因的GO富集分析结果表明,在补料分批发酵中,对于ATP和NADP+/NADPH相关基因表达受到抑制,细胞产生的ATP和NADP+/NADPH较其在基于溶氧的发酵过程中少。在差异基因KEGG富集分析结果表明富集到“代谢”通路的基因最多,其次是“有机系统”。在代谢中,富集到“碳水化合物的代谢”的基因最多,其次是“氨基酸代谢”,在其他的代谢中也有不同程度的富集。对F-24与F-48和D-24与D-48中与TCA循环相关的差异基因KEGG富集分析结果表明,相比于基于溶氧的补料分批发酵,在补料分批发酵中与TCA循环相关基因的表达受到抑制,表明在基于溶氧发酵过程中菌体TCA途径得到加强,产生更多的能量以及更高的葡萄糖转化率。对F-24和D-24中“碳代谢”KEGG富集分析表明,与补料分批发酵相比,在基于溶氧的发酵过程中,菌体与“碳代谢”相关的途径的基因表达量得到增强,同样表明在基于溶氧的发酵过程中菌体对葡萄糖有着更高的消耗率和利用率。综上,本研究以工程解脂亚罗酵母YL-C11为发酵菌株生产β-胡萝卜素,建立了基于溶氧的补料分批发酵

关键词： β-胡萝卜素解脂亚罗酵母基于溶氧发酵动力学模型 RNA-Seq

单菌与多菌接种发酵对多轮发酵四川泡菜风味的影响

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食品与发酵工业 2023年第14期49卷 154-160页

作者：史梅莓杨恺吕鹏军张其圣陈功王勇汪冬冬尹礼国伍亚龙四川省食品发酵工业研究设计院有限公司四川成都611130 四川东坡中国泡菜产业技术研究院四川眉山620000 四川益动源生物科技有限公司四川眉山620000 固态发酵资源利用四川省重点实验室四川宜宾644000

以植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)以及食窦魏斯氏菌(Weissella cibaria)为出发菌株,pH、总酸、挥发性风味成分和感官评价为指标,研究3种单菌及多菌对多轮发酵四川泡菜风味品质的影响。... 详细信息

以植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)以及食窦魏斯氏菌(Weissella cibaria)为出发菌株,pH、总酸、挥发性风味成分和感官评价为指标,研究3种单菌及多菌对多轮发酵四川泡菜风味品质的影响。结果表明,与自然发酵相比,接种发酵均能快速启动发酵,稳定泡菜品质;3种单菌产酸速度为肠膜明串珠菌>食窦魏斯氏菌>植物乳杆菌。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, HS-SPME-GC-MS)技术共检出挥发性风味成分85种,其中包括醇类27种、醛酮类17种、酯类16种、酸类2种、烃类13种、含硫化合物2种、苯环类5种、其他化合物3种;共分析出16种重要挥发性成分,包括二甲基三硫、二甲基二硫醚、桉叶油醇、芳樟醇、α-松油醇、壬醛、正辛醛、正葵醛、乙偶姻、异硫氰酸烯丙酯、3-丁烯基异硫氰酸酯、3-(甲硫基)丙基异硫氰酸酯、三芥子酸甘油酯、乙酸苯乙酯、D-柠檬烯、大茴香脑。挥发性风味成分分析和感官评价综合认为:接种植物乳杆菌和食窦魏斯氏菌的泡菜品质最佳,与自然发酵在总体上风味成分较为接近。当植物乳杆菌与食窦魏斯氏菌体积比为6∶4时,泡菜风味良好,接受度高。研究结果可为进一步应用于多轮泡菜奠定基础。

关键词：四川泡菜多轮发酵植物乳杆菌肠膜明串珠菌食窦魏斯氏菌挥发性风味成分