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Fengycin对Rhizopus stolonifer作用机理研究

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Fengycin对Rhizopus stolonifer作用机理研究

作者：唐群勇南京农业大学

学位级别：硕士

芽孢杆菌能产生多种抗菌物质,其中大部分是多肽,主要抑制革兰氏阳性茵;有些多肽还能抑制革兰氏阴性菌、霉菌和酵母菌。由于Bacillus subtilis抗菌物质抑菌谱广、抗茵效果强,因此在农业、医学和轻工等领域具有重要应用价值。本实验室分... 详细信息

芽孢杆菌能产生多种抗菌物质,其中大部分是多肽,主要抑制革兰氏阳性茵;有些多肽还能抑制革兰氏阴性菌、霉菌和酵母菌。由于Bacillus subtilis抗菌物质抑菌谱广、抗茵效果强,因此在农业、医学和轻工等领域具有重要应用价值。本实验室分离到一株可产生抗微生物脂肽fengycin的枯草芽孢杆菌,命名为Bacillus subtilis fmbJ,前期研究表明该fengycin对丝状真菌Rhizopus stolonifer具有显著的抑菌活性。 Rhizopus stolonifer是果蔬采收后的主要病原菌,在桃果贮藏、运输和销售中,常常引起果实腐烂损失。控制果蔬采后病害的传统的手段是使用化学杀菌剂,由于化学杀菌剂在果蔬中的残留毒性对人类健康有潜在危险,因此,利用微生物抗菌肽进行生物防治方面具有广阔的应用前景。目前,大量关于抗真菌机制的研究主要集中在两方面：（1）攻膜作用,在脂膜上形成孔洞,使重要的内容物外泄;（2）阻止、破坏真菌细胞壁的合成。为了更全面、深入的了解抗真菌肽的作用机制,本文主要从fengycin对Rhizopus stolonifer的呼吸链、营养物质利用及细胞凋亡三方面展开研究,得到以下研究结果： 1.阐述了fengycin对Rhizopus stolonifer呼吸代谢和线粒体电子传递链的影响。通过对Rhizopus stolonifer呼吸速率测定发现,fengycin主要抑制Rhizopus stolonifer呼吸代谢的HMP途径;对Rhizopus stolonifer线粒体电子传递链上关键酶的活性进行研究,结果显示,随着fengycin浓度的增大,体内和体外作用都使琥珀酸脱氢酶活性呈现先降后升的现象。随着fengycin浓度的升高,体外作用时,NADH脱氢酶活性变化不大;体内作用时,NADH脱氢酶活性呈下降趋势。说明fengycin不能与NADH脱氢酶相结合而抑制其活性,而是抑制Rhizopus stolonifer电子传递链上NADH脱氢酶相关基因的表达,降低其活性。因此,fengycin能使Rhizopus stolonifer电子传递受阻,导致其能量合成受到抑制,影响生长。 2.确定了fengycin对Rhizopus stolonifer营养物质利用的影响,结果发现fengycin使Rhizopus stolonifer对营养物质的利用减少;SDS-PAGE电泳结果表明,fengycin处理后,使Rhizopus stolonifer的蛋白质合成异常;对Rhizopus stolonifer菌体中糖和蛋白质含量测定,结果显示随着fengycin浓度的升高,Rhizopus stolonifer体内还原糖含量呈下降趋势,总糖和蛋白质含量呈上升趋势。并且,与空白对照相比,总糖和蛋白质含量均显著升高。表明Rhizopus stolonifer体内物质的分解代谢受到抑制。 3.阐明了fengycin能够诱导Rhizopus stolonifer细胞发生凋亡作用。通过电镜对Rhizopus stolonifer的超微结构观察发现：fengycin使Rhizopus stolonifer核染色质浓缩聚集,菌丝体起泡变圆,活性氧（ROS）积累,线粒体膜电位下降,细胞膜磷脂酰丝氨酸呈现外翻现象,基因组DNA片段化,说明Rhizopus stolonifer出现细胞凋亡。此外Annexin V染色和TUNEL检测实验结果表明：fengycin浓度较低时（＜50μg/ml）,使Rhizopus stolonifer细胞发生凋亡;fengycin浓度较高时（＞50μg/ml）,使Rhizopus stolonifer细胞死亡。

关键词： Bacillus subtilis fmbJ fengycin Rhizopus stolonifer 抑菌机理

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基于热量平衡模型的大曲发酵升温机理研究

食品与发酵工业 2024年第14期50卷 18-25页

作者：赵玉杰靳光远唐群勇吴建峰徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏涟水223400

中国白酒产业正面临产业转型升级,包括制曲在内的关键工艺采用基于经验式的直接改造,关键工程学机理的缺乏导致无法进行理性设计。该研究从大曲升温机理角度,对曲房固态发酵热量的产生与流动进行了定量分析,跟踪记录大曲发酵过程参数,... 详细信息

中国白酒产业正面临产业转型升级,包括制曲在内的关键工艺采用基于经验式的直接改造,关键工程学机理的缺乏导致无法进行理性设计。该研究从大曲升温机理角度,对曲房固态发酵热量的产生与流动进行了定量分析,跟踪记录大曲发酵过程参数,简化大曲发酵过程生化反应,构建大曲热量平衡模型。通过模型计算,整个曲房发酵过程产生的热量,经水分蒸发途径散热占比54.22%,墙壁和微弱气体流动散热占比42.00%,由室内空气升温引起的热量变化可以忽略,剩余3.77%为累积热量部分,其与大曲升温呈正相关(R^(2)=0.85)。经验证,大曲温度变化模型的平均误差为5.05%,R^(2)=0.94。基于模型探讨了调控水分参数对大曲温度产生的影响,表明了水分控制对于调控大曲温度的重要性。初步探讨从数学建模的角度为未来大曲生产的调控与优化的可行性,研究结果可为智能曲房的构建提供理论支撑。

关键词：固态发酵中国白酒数学建模发酵热量大曲温度热量平衡

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实验室规模大曲发酵虚拟仿真与控制

食品与发酵工业 2024年第17期50卷 103-110页

作者：靳光远赵玉杰唐群勇孙莹周振苏吴建峰徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏涟水223400

高温大曲制曲工艺在改造升级时,采用架子曲生产方式下顶温下降且维持困难,而现有控温策略仅考虑散热角度,无法满足生产要求。该研究从产热角度解析大曲升温机理,在20 L固态发酵体系,探讨通气(50、100、200 L/h)对大曲发酵产热的调控效... 详细信息

高温大曲制曲工艺在改造升级时,采用架子曲生产方式下顶温下降且维持困难,而现有控温策略仅考虑散热角度,无法满足生产要求。该研究从产热角度解析大曲升温机理,在20 L固态发酵体系,探讨通气(50、100、200 L/h)对大曲发酵产热的调控效果。基于曲房热量平衡模型,基于COMSOL平台构建虚拟仿真,实现了大曲发酵的热量变化可视化。通过实验室培养箱制曲实验,对照组顶温52.23℃,通气50 L/h组顶温53.63℃,上升2.68%,通气100 L/h组顶温53.90℃,上升3.20%,通气200 L/h组顶温48.10℃,下降7.91%。经验证,对照组虚拟仿真效果较好,平均相对误差2.93%,相关系数R^(2)=0.97。而实验组仿真效果变差,证明了通气操作影响到了微生物代谢产热。研究基于虚拟仿真,结合散热和产热两个角度探讨了大曲温度的调控策略,证明了虚拟仿真技术在调控优化大曲发酵工艺方面具有应用前景,结论可为推进曲房固态发酵过程控制与优化提供参考。

关键词：大曲虚拟仿真固态发酵发酵热发酵控制

傅里叶变换红外光谱结合化学计量学方法对白酒基酒的快速定性和定量分析

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光谱学与光谱分析 2017年第9期37卷 2756-2762页

作者：孙宗保辛新邹小波吴建峰孙莹石吉勇唐群勇沈丹萍桂翔林斌江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏涟水223411 江苏大学农业工程研究院江苏镇江212013

白酒基酒等级的准确评判对白酒的质量控制至关重要,是白酒分级储存和勾兑的重要依据。目前白酒基酒分级是在生产车间班组工人初步分级基础上,通过专业评酒人员的人工感官审评结合气相色谱法测定主要酯类物质含量最终确定白酒基酒的等级... 详细信息

白酒基酒等级的准确评判对白酒的质量控制至关重要,是白酒分级储存和勾兑的重要依据。目前白酒基酒分级是在生产车间班组工人初步分级基础上,通过专业评酒人员的人工感官审评结合气相色谱法测定主要酯类物质含量最终确定白酒基酒的等级。人工感官审评和气相色谱分析方法繁琐,耗时费力,很难实现实时快速检测。红外光谱技术具有快速分析、无损检测及灵敏度高和重现性好等优点,在食品品质检测领域得到广泛应用。运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和衰减全反射(ATR)技术结合化学计量学方法对不同等级白酒基酒及其主要酯类化合物进行快速定性和定量分析。采用线性判别(LDA)和误差反向传播人工神经网络(BPANN)分析模型对不同等级白酒基酒进行判别,线性判别分析训练集和测试集总体识别率均达到100%,BPANN分析训练集和测试集总体识别率均在95%以上。采用区间偏最小二乘法(siPLS)对四种主要酯类化合物进行定量分析,己酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯含量的训练集模型相关系数分别为0.986 4,0.991 5,0.970 2和0.951 4,测试集模型的相关系数分别为0.982 4,0.961 9,0.905 2和0.808 0。结果表明,傅里叶变换红外光谱技术结合化学计量学方法能有效实现不同等级白酒基酒的准确判别,同时基酒中主要酯类化合物的快速检测定量模型效果良好,能满足白酒生产中的分析检测要求,为白酒基酒等级的快速判别提供一种客观而准确的分析方法,有效提升白酒的智能化生产水平。

关键词：红外光谱白酒基酒化学计量学等级酯类化合物

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浓香型白酒酿造智能化进展

食品与发酵工业 2024年第21期50卷 341-348页

作者：靳光远袁树昆唐群勇孙莹金绍武吴建峰赵玉杰徐岩江南大学生物工程学院酿造微生物学与应用酶学研究室江苏无锡214122 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏涟水223400

信息化技术的应用促进了我国工业的高速发展,智能制造成为工业、企业的重要发展方向。当前,浓香型白酒在继承传统工艺的同时,也在生产模式转型升级方面做出了积极探索,并在智能酿造方面取得了大量研究成果与产业化应用。酿酒生产过程的... 详细信息

信息化技术的应用促进了我国工业的高速发展,智能制造成为工业、企业的重要发展方向。当前,浓香型白酒在继承传统工艺的同时,也在生产模式转型升级方面做出了积极探索,并在智能酿造方面取得了大量研究成果与产业化应用。酿酒生产过程的智能化是一个内部复杂、多个领域技术交叉渗透的过程,涉及生物学、计算机技术、控制技术等方面的内容。通过挖掘浓香型白酒智能化酿造新技术的应用,尤其是以人工智能和传感器、物联网为代表的感知、大数据分析以及固态发酵过程工程学基础的研究,促进传统酿造创新式发展。该文概述了浓香型白酒酿造环节中的配料、摊凉、发酵过程监控、装甑和蒸馏、分级摘酒的智能化研究和应用现状,以及目前存在的挑战和发展趋势,以期为白酒酿造的智能化提供参考。

关键词：浓香型白酒智能化酿造智能装甑分级摘酒

基于超高效液相色谱-高分辨质谱的白酒基酒等级判别

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中国酿造 2019年第4期38卷 42-46页

作者：孙宗保周轩吴建峰邹小波孙莹唐群勇霍玲玲江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏淮安223411 江苏大学农业工程研究院江苏镇江212013

白酒基酒等级的准确鉴别是白酒分级储藏和勾兑的重要依据,对白酒质量控制至关重要。以浓香型白酒基酒为研究对象,采用超高效液相色谱-高分辨质谱联用(UPLC-Q-Exacive-MS)技术对不同等级浓香型白酒基酒进行分析,经过主成分分析(PCA)降维... 详细信息

白酒基酒等级的准确鉴别是白酒分级储藏和勾兑的重要依据,对白酒质量控制至关重要。以浓香型白酒基酒为研究对象,采用超高效液相色谱-高分辨质谱联用(UPLC-Q-Exacive-MS)技术对不同等级浓香型白酒基酒进行分析,经过主成分分析(PCA)降维处理,结合线性判别分析(LDA)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BP-ANN)等多种化学计量学方法建立白酒基酒等级判别模型。结果显示,BP-ANN鉴别效果最好,在主成分为8时,训练集和测试集的识别率均达100%,不同等级的白酒样本全部正确识别;其次是SVM(训练集和测试集的识别率分别为96.25%、95.00%)和LDA(训练集和测试集的识别率分别为91.25%、90.00%)。实验证明,UPLC-Q-Exacive-MS结合化学计量学分析方法能实现不同等级浓香型白酒基酒的准确判别。

关键词：超高效液相色谱-高分辨质谱化学计量学白酒基酒等级判别

基于HS-SPME-GC-TOFMS分析不同品种酿酒大米的挥发性成分差异

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江苏农业学报 2023年第3期39卷 622-635页

作者：彭凯雄唐群勇郑钰涵徐磊叶华季方吴建峰陈晓明淮阴工学院生命科学与食品工程学院江苏淮安223001 江苏今世缘酒业股份有限公司江苏涟水223400

大米是白酒的主要原料和风味物质来源,为了探明不同酿酒大米之间的挥发性成分差异,为白酒生产过程中的工艺优化提供参考,采用顶空固相微萃取-气相色谱-飞行时间质谱(HS-SPME-GC-TOFMS)法对11种大米的挥发性成分进行检测,结合聚类热图、... 详细信息

大米是白酒的主要原料和风味物质来源,为了探明不同酿酒大米之间的挥发性成分差异,为白酒生产过程中的工艺优化提供参考,采用顶空固相微萃取-气相色谱-飞行时间质谱(HS-SPME-GC-TOFMS)法对11种大米的挥发性成分进行检测,结合聚类热图、感官评价、气味活性值(OAV)分析挥发性成分对大米整体香气的影响。结果表明,11种大米中共鉴定出78种挥发性成分,其中醇类11种,酮类15种,醛类17种,酯类15种,杂环类8种,其他类12种。聚类热图显示,不同大米样品之间的挥发性成分含量差异较大,以酯类、杂环类和酮类含量较高。感官评价发现,南粳9108大米的得分最高,宁9044大米最低。通过OAV计算,筛选出1-辛烯-3-酮、癸醛、己酸乙酯、乙酸戊酯和2-乙酰基-1-吡咯啉5种成分,其OAV>1.000,对大米整体香气的贡献较大,其中感官得分最高的南粳9108大米中仅2-乙酰基-1-吡咯啉的OAV>1.000,其他成分的OAV均小于1.000,表明2-乙酰基-1-吡咯啉是呈现大米香气的关键物质。综上,11种不同品种大米之间的挥发性成分数量、含量、感官评分及主要呈香成分差异较大,感官评分较高、饭香浓郁的南粳9108大米更适合用作酿酒大米。

关键词：酿酒大米挥发性成分气相色谱-飞行时间质谱

Bacillus subtilis fmbJ产Fengycin对Rhizopus stolonifer呼吸链及营养物质利用的影响

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食品科学 2011年第11期32卷 248-254页

作者：唐群勇周小虹陆兆新吕凤霞王昱沣别小妹南京农业大学食品科技学院江苏南京210095

研究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)fmbJ产生的Fengycin对桃软腐病菌(Rhizopus stolonifer)呼吸代谢、线粒体NADH脱氢酶活性、琥珀酸脱氢酶活性及营养物质利用的影响。通过比较典型抑制剂(磷酸钠、碘乙酸和丙二酸)对Fengycin的叠加率... 详细信息

研究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)fmbJ产生的Fengycin对桃软腐病菌(Rhizopus stolonifer)呼吸代谢、线粒体NADH脱氢酶活性、琥珀酸脱氢酶活性及营养物质利用的影响。通过比较典型抑制剂(磷酸钠、碘乙酸和丙二酸)对Fengycin的叠加率。结果表明,Fengycin主要抑制Rhizopus stolonifer呼吸代谢的HMP途径。酶活性实验结果表明:在体内作用时,随着Fengycin浓度的增大,线粒体NADH脱氢酶活性逐渐减小,而体外活性变化不大;随着Fengycin浓度的增大,体内和体外作用都使琥珀酸脱氢酶活性呈现先降低后升高的现象。此外,Fengycin还使Rhizopus stolonifer对糖和蛋白质的利用受到抑制,蛋白合成受到影响。结论:Fengycin作用后,使Rhizopusstolonifer呼吸代谢受阻,合成和分解代谢的平衡被打破,引起病变,生长受到抑制。

关键词：枯草芽孢杆菌桃软腐病菌 fengycin 呼吸链营养物质利用

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浓香型白酒中己酸检测方法研究

中国酿造 2020年第1期39卷 146-149页

作者：季方张士阳吴建峰左文霞孙莹唐群勇桂翔江苏今世缘酒业股份有限公司

依据《浓香型白酒》国家标准(报批稿)中的检测方法,基于气相色谱法(GC),通过对气相色谱条件的优化,建立了适用于浓香型白酒中己酸含量测定的检测方法。该方法精密度试验结果相对标准偏差(RSD)在1.317%~3.532%之间(n=6),加标回收率在96.1... 详细信息

依据《浓香型白酒》国家标准(报批稿)中的检测方法,基于气相色谱法(GC),通过对气相色谱条件的优化,建立了适用于浓香型白酒中己酸含量测定的检测方法。该方法精密度试验结果相对标准偏差(RSD)在1.317%~3.532%之间(n=6),加标回收率在96.1%~102.9%之间,结果证明该方法可用于准确测定白酒中的己酸含量。

关键词：浓香型白酒己酸气相色谱检测方法