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重组大肠杆菌全细胞转化苹果酸合成丙酮酸

中国食品学报 2024年第7期24卷 219-228页

作者：付声亮邹诗瑶高娃赵筱王金华王永泽工业发酵省部共建协同创新中心武汉430068 湖北省工业微生物重点实验室武汉430068 湖北工业大学生物工程与食品学院武汉430068

拟建立一条以苹果酸为原料,通过大肠杆菌全细胞转化获得丙酮酸的合成途径。以大肠杆菌BL21(DE3)为宿主,在pET28a上共表达内源的苹果酸酶(ME)和来自博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)的醛糖还原酶(AR),并对细胞浓度、底物浓度、温度和pH... 详细信息

拟建立一条以苹果酸为原料,通过大肠杆菌全细胞转化获得丙酮酸的合成途径。以大肠杆菌BL21(DE3)为宿主,在pET28a上共表达内源的苹果酸酶(ME)和来自博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)的醛糖还原酶(AR),并对细胞浓度、底物浓度、温度和pH值等催化关键因素进行研究。共表达后大肠杆菌苹果酸酶和博伊丁假丝酵母醛糖还原酶酶活分别为(2.8±0.21),(3.1±0.34)U/mL。适宜的催化条件为:细胞浓度OD600nm值为30,底物苹果酸质量浓度为30 g/L,木糖和苹果酸物质的量比为1.0,温度为40℃,反应体系pH值为7.8,丙酮酸产量最高可达23.16 g/L。本研究为生物法合成丙酮酸提供了一种新的方法。

关键词：丙酮酸全细胞催化苹果酸苹果酸酶醛糖还原酶

裂解性多糖单加氧酶驱动不同结构甲壳素降解的研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第10期54卷 157-166页

作者：毛相朝赵红军苏海鹏吕晓晓孙建安中国海洋大学食品科学与工程学院海洋食品加工与安全控制全国重点实验室山东青岛266404 青岛海洋科技中心海洋药物与生物制品功能实验室山东青岛266237 青岛市食品生物技术重点实验室山东青岛266404 中国轻工业水产品生物加工重点实验室山东青岛266404

为实现裂解性多糖单加氧酶(Lyticpolysaccharidemonooxygenase,LPMO)高效驱动甲壳素的降解,本文分析了来源于Oceanobacillussp.J11TS1的LPMO(OsLPMO10A)与甲壳素酶协同作用于不同晶型和不同致密性甲壳素的活性差异。研究表明,OsLPMO10A对β-甲壳素的结合活性和裂解作用比对α-甲壳素更强。采用一锅法反应,OsLPMO10A与甲壳素酶协同作用于β-甲壳素的协同度(2.41)和甲壳二糖产量((2.46±0.17)mg/mL)均高于协同作用于α-甲壳素的协同度(1.94)和甲壳二糖产量((0.68±0.04)mg/mL)。此外,虽然OsLPMO10A对致密性降低的α-甲壳素仍具有结合和氧化活性,但OsLPMO10A与甲壳素酶的协同度随着α-甲壳素致密性的降低而趋向于1。上述结果表明,甲壳素结构对LPMO驱动的甲壳素生物转化有重要影响。

关键词：裂解性多糖单加氧酶甲壳素酶协同作用 α-甲壳素甲壳寡糖

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基于磷脂酶水解圈定向筛选高效聚对苯二甲酸乙二醇酯降解酶

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微生物学报 2024年第3期64卷 745-754页

作者：徐翰蔡忆梅陈晓倩黄青松吴敬陈晟颜正飞江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏无锡214122 江南大学教育部食品安全国际合作联合实验室江苏无锡214122

【目的】目前自然环境中聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)废弃物的积累严重威胁生态健康,因此PET的降解问题已成为全球性的热点问题。生物酶法降解PET技术以其绿色环保而备受关注,但天然PET降解酶的催化活性普遍偏... 详细信息

【目的】目前自然环境中聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)废弃物的积累严重威胁生态健康,因此PET的降解问题已成为全球性的热点问题。生物酶法降解PET技术以其绿色环保而备受关注,但天然PET降解酶的催化活性普遍偏低,亟待进一步定向改造。现阶段定向进化为快速提高PET降解酶催化性能提供了可能,其中筛选方法是成功获得高性能突变体的关键所在。本研究旨在提出一种新型高效灵敏的筛选方法并应用于褐色喜热裂孢菌(Thermobifida fusca)来源角质酶Tfu-0883的定向改造,以期快速获得PET降解活性提高的突变体。【方法】基于易错PCR构建突变体文库,涂布于卵黄磷脂平板,以水解圈的大小作为筛选指标获得PET降解活性提高的突变体;对突变体进行酶学定性并筛选出潜在的分子改造位点,最终获得高性能突变体。【结果】从卵黄磷脂平板中挑取水解圈直径最大的单菌落,即突变体H10(N2D/D94H/A149E),其PET降解能力是野生型的1.5倍,最适温度与pH分别为60℃和8.0。突变体H10中第2位和第149位氨基酸残基远离底物结合凹槽,其突变会导致酶蛋白稳定性下降;第94位氨基酸残基则位于底物结合凹槽附近,由负电荷氨基酸Asp突变为正电荷氨基酸His,有利于吸附在带负电荷的PET表面,是突变体H10降解能力提升的关键因素;随后将野生型的第94位氨基酸残基Asp分别突变为His及同为正电荷且空间位阻更小的Lys和Arg,突变体D94H、D94K和D94R对PET降解能力均有提升,其中,突变体D94K降解PET能力是野生型的3.6倍。【结论】本研究基于磷脂酶水解圈构建了一种新的PET降解酶定向筛选方法,以此获得了降解活性提高的突变体,并证实角质酶Tfu-0883第94位氨基酸残基位点具有提升其PET降解活性的潜在能力。

关键词：定向进化 PET降解水解圈热稳定性分子改造

4种红藻的体外模拟消化酵解特性及其抗炎作用

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中国食品学报 2024年第4期24卷 118-129页

作者：周怡倩郑明静洪涛朱艳冰倪辉姜泽东集美大学海洋食品与生物工程学院福建厦门361021 福建省食品微生物学与酶工程重点实验室福建厦门361021 厦门市食品生物技术研究中心福建厦门361021

目的:通过体外模拟消化酵解和细胞炎症模型探究江蓠、红毛藻、麒麟菜和坛紫菜等4种经济红藻的消化酵解特性及其抗炎潜力,为红藻的高附加值开发提供依据。方法:通过体外模拟口胃肠消化和结肠发酵,测定4种红藻中总糖、还原糖、蛋白质和总... 详细信息

目的:通过体外模拟消化酵解和细胞炎症模型探究江蓠、红毛藻、麒麟菜和坛紫菜等4种经济红藻的消化酵解特性及其抗炎潜力,为红藻的高附加值开发提供依据。方法:通过体外模拟口胃肠消化和结肠发酵,测定4种红藻中总糖、还原糖、蛋白质和总酚的去向。利用16S r RNA基因Illumina MiSeq测序分析红藻对肠道菌群的影响,同时通过高效液相色谱法分析发酵产物中短链脂肪酸的含量,并采用脂多糖诱导的RAW264.7细胞炎症模型评价4种红藻发酵产物的抗炎活性。结果:在口胃肠消化过程中,坛紫菜对碳水化合物、蛋白质及酚类物质具有较好的生物利用度。难以消化的部分到达结肠后充当肠道微生物群的能量来源,其中坛紫菜在发酵过程中产生更多的短链脂肪酸。同时,4种红藻均表现出调节肠道菌群的能力,包括提高拟杆菌门的丰度,降低厚壁菌门/拟杆菌门的比值。此外,红藻发酵液对脂多糖诱导的RAW264.7细胞炎症损伤具有显著抑制作用,红毛藻发酵液具有更好的抑制效果。结论:4种红藻经模拟消化后有较好的生物可及性,能够调节肠道微生物群,同时表现出较好的抗炎潜力,为基于红藻的高值活性产品的开发提供科学依据。

关键词：红藻模拟消化模拟酵解肠道菌群抗炎

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白酒物质检测中基质效应的挑战与消减

食品科学 2024年

作者：连旭东商晓龙贾银桃叶思廷安明哲赵东郑佳孙啸涛董蔚北京工商大学老年营养与健康教育部重点实验室中国轻工业酿酒分子工程重点实验室五粮液集团有限公司

白酒中已报道发现的物质成分，具有种类多、含量分布广、结构差异大的特点。因此基质效应普遍存在于白酒物质检测中，对目标化合物的准确定性、定量带来挑战。本文综述了白酒基质效应的影响因素、产生后果和消减途径，特别是聚焦前处理... 详细信息

白酒中已报道发现的物质成分，具有种类多、含量分布广、结构差异大的特点。因此基质效应普遍存在于白酒物质检测中，对目标化合物的准确定性、定量带来挑战。本文综述了白酒基质效应的影响因素、产生后果和消减途径，特别是聚焦前处理方法应用、仪器分析方法选择、基质匹配法和内标法等减少和补偿基质效应方法的研究进展，旨在为提高白酒分析的准确性和科学性提供理论依据，并为酒企质控指标的科学构建提供理论支持。

关键词：白酒基质效应风味物质风险因子消减和补偿方法

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基于淀粉原料的食品3D打印研究进展

食品科学 2024年第3期45卷 257-265页

作者：朱莹莹仵华君朱嘉文石振兴邹亮申瑞玲么杨郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450001 中国农业科学院作物科学研究所北京100000 河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001 农业农村部粮食作物基因资源评价利用重点实验室北京100081

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多... 详细信息

三维(three dimensional,3D)打印又称增材制造,是一种通过数字化控制实现对产品的个性化设计和精准造型的新兴制造技术。近年来,基于其在定制化食品生产中的优势,3D打印技术在食品加工行业,尤其是个性化定制食品加工领域,引起越来越多的关注。淀粉是人类饮食尤其是以植物性饮食为主的东方饮食结构的重要组成部分。淀粉特殊的理化性质包括流变特性、水合特性和凝胶性质等,使其在流出喷嘴和打印成型方面具备天然优势,进而在食品3D打印中具有巨大的应用潜力。本文从淀粉3D打印中常用的打印设备类型、常见淀粉原料的打印工艺、淀粉材料理化性质与其打印性能的关联、淀粉改性对其3D打印产品的品质改善、淀粉3D打印产品的后处理以及打印对淀粉结构的影响等方面,综述了基于淀粉原料的食品3D打印研究进展,并展望了相关领域的发展前景和趋势。

关键词：淀粉原料热挤压3D打印理化性质打印性能淀粉改性

酿酒酵母和异常汉逊酵母混合发酵黄酒工艺研究

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中国食品学报 2024年第1期24卷 146-159页

作者：郑超群陈晨蒋予箭张蕾谢广发浙江工商大学食品与生物工程学院杭州310018 浙江树人学院生物与环境工程学院浙江省污染暴露与健康干预重点实验室杭州310015

以酿酒酵母和异常汉逊酵母为黄酒发酵菌种,分别考察2种酵母对18°Bx糖化液的发酵特性,结果表明酿酒酵母产酒精(9.9%vol)能力强于异常汉逊酵母(6.8%vol),异常汉逊酵母产挥发酯(2.41 g/L)显著高于酿酒酵母(0.53 g/L)。比较混菌发酵途径,... 详细信息

以酿酒酵母和异常汉逊酵母为黄酒发酵菌种,分别考察2种酵母对18°Bx糖化液的发酵特性,结果表明酿酒酵母产酒精(9.9%vol)能力强于异常汉逊酵母(6.8%vol),异常汉逊酵母产挥发酯(2.41 g/L)显著高于酿酒酵母(0.53 g/L)。比较混菌发酵途径,顺序混合发酵酒精度(8.1%vol)略低于同时混合发酵酒精度(8.7%vol),挥发酯含量(1.59 g/L)显著高于同时混合发酵(0.56 g/L)(P<0.05),结合发酵过程理化指标和感官评价结果,选择顺序混合发酵途径较为合适。通过单因素和Box-Benhnken中心组合试验设计,选择主发酵温度、pH值、酵母接种量3个因素对顺序混合发酵黄酒产品的挥发酯含量进行响应面优化,结果显示:顺序混合发酵黄酒的最佳参数为:发酵温度31.5℃,接种量1.0×10~7个/mL,pH 4.2。验证试验表明,在此条件下顺序混合发酵黄酒的挥发酯含量为(1.66±0.028)g/L,与预测值1.70 g/L相差不大,比酿酒酵母单独发酵提高213%。本研究为非酿酒酵母在黄酒发酵上的应用奠定了基础。

关键词：异常汉逊酵母混合菌种黄酒发酵曲线工艺优化

酿酒黄水粗多糖与纯化多糖的体外肠道益生活性研究

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食品与发酵工业 2024年第19期50卷 127-134页

作者：裴文豪廖勤俭李杨华吴继红郑佳黄明泉赵东郑福平北京工商大学中国轻工业酿酒分子工程重点实验室/食品质量与安全北京实验室北京100048 宜宾五粮液股份有限公司四川宜宾644007

黄水是一种典型的固态白酒酿造副产物,年产量大且具有污染性与资源性双重属性。该研究应用体外发酵模型,评估了前期从黄水中分离提取得到的2种多糖(粗多糖和纯化多糖)的肠道益生活性,测定了发酵过程中pH、短链脂肪酸的含量和2种多糖分... 详细信息

黄水是一种典型的固态白酒酿造副产物,年产量大且具有污染性与资源性双重属性。该研究应用体外发酵模型,评估了前期从黄水中分离提取得到的2种多糖(粗多糖和纯化多糖)的肠道益生活性,测定了发酵过程中pH、短链脂肪酸的含量和2种多糖分子质量的变化,并在发酵结束后测定肠道菌群结构组成。结果表明,相较于阴性对照,粗多糖和纯化多糖均能显著促进短链脂肪酸的产生(P生物降解利用。肠道菌群丰度测定的结果显示,粗多糖有效促进了发酵液中拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌属(Bacteroides)、粪球菌属(Coprococcus)、柯林斯氏菌属(Collinsella)和厌氧棒状菌属(Anaerostipes)等有益菌的增殖,降低了梭杆菌门(Fusobacteriota)、梭杆菌属(Fusobacterium)和泰泽雷拉菌属(Tyzzrerlla)等的相对丰度;而纯化多糖组上调了柯林斯氏菌属(Collinsella)和布劳特氏菌属(Blautia)的相对丰度。粗多糖和纯化多糖均具有潜在的益生活性,且粗多糖的效果更好,这可能与粗多糖中含有多种多糖以及更高含量的酯类和蛋白质等有关。因此,黄水副产物高值利用不应忽视粗多糖组分的活性研究与应用。

关键词：黄水多糖体外发酵短链脂肪酸肠道菌群益生活性

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重组枯草芽孢杆菌全细胞高效催化合成D-甘露糖

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3158-3170页

作者：刘祖怡乔郅钠杜宇轩石选平尤甲甲饶志明王立江南大学食品学院江苏无锡214122 江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

D-甘露糖是一种在食品、医疗、化妆品等领域具有很大经济价值和应用价值的天然己糖。但是目前大部分生物合成法都是以大肠杆菌作为宿主,生产过程中存在安全性问题,对后续应用产生了诸多限制。本研究通过比较多个来源的甘露糖异构酶的酶... 详细信息

D-甘露糖是一种在食品、医疗、化妆品等领域具有很大经济价值和应用价值的天然己糖。但是目前大部分生物合成法都是以大肠杆菌作为宿主,生产过程中存在安全性问题,对后续应用产生了诸多限制。本研究通过比较多个来源的甘露糖异构酶的酶学性质,筛选出最优来源甘露糖异构酶。以食品安全级菌株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)168为底盘细胞,将最优来源的甘露糖异构酶进行异源表达,获得了重组菌株*** 168/pMA5-EcMIaseA,用于以D-果糖为底物全细胞催化高效合成D-甘露糖。通过优化转化温度、pH、底物浓度等条件,提高其转化合成D-甘露糖的效率。结果表明,重组枯草芽孢杆菌*** 168/pMA5-EcMIaseA在最适转化条件下进行5 L发酵罐全细胞转化,分别以500 g/L果糖和600 g/L果糖为底物,转化6 h后D-甘露糖的产量分别为138.74 g/L和163.30 g/L,转化率分别达到27.75%和27.22%,这是目前报道的以食品级菌株进行D-甘露糖生产的最高产量。本研究为D-甘露糖的工业化安全生产及应用奠定了重要基础。

关键词： D-甘露糖枯草芽孢杆菌甘露糖异构酶全细胞催化

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