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高产乙酸乙酯酵母菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

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中国酿造 2024年第5期43卷 105-110页

作者：冉霞肖雨荷蔡晶钰刘智文朱家豪汪江波余启湖北工业大学生物工程与食品学院工业发酵省部共建协同创新中心发酵工程教育部重点实验室工业微生物湖北省重点实验室湖北武汉430068

该研究以产酯酵母为研究对象,通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术测定菌株的乙酸乙酯产量并筛选高产乙酸乙酯的酵母菌株,通过形态学观察和分子生物学技术对其进行菌种鉴定,并以乙酸乙酯产量为响应值,通过单因素及响应面试验对其发酵条件... 详细信息

该研究以产酯酵母为研究对象,通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术测定菌株的乙酸乙酯产量并筛选高产乙酸乙酯的酵母菌株,通过形态学观察和分子生物学技术对其进行菌种鉴定,并以乙酸乙酯产量为响应值,通过单因素及响应面试验对其发酵条件进行优化。结果表明,筛选得到一株高产乙酸乙酯的酵母菌株P-3,乙酸乙酯产量为134.32 mg/L。菌株P-3被鉴定为库德里阿兹威毕赤酵母(Pichia kudriavzevii),其产乙酸乙酯的最佳发酵条件为:发酵温度30℃,乙醇体积分数18%,发酵时间4 d,在此条件下,乙酸乙酯产量达到281.47 mg/L,比优化前提高109.55%。

关键词：酵母菌筛选鉴定乙酸乙酯响应面分析

基于己酸菌微胶囊的无窖泥发酵浓香型白酒工艺研究

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食品与发酵工业 2024年

作者：汪江波朱嘉璐金维君荣光玉何超蔡凤娇张瑞景徐健湖北工业大学生命科学与健康工程学院工业发酵省部共建协同创新中心发酵工程教育部重点实验室工业微生物湖北省重点实验室湖北毕圣泉酒业有限公司

该研究将己酸菌复合菌液微胶囊化，以期替代窖泥发酵生产浓香型白酒。通过将己酸菌微胶囊与酒醅混合发酵，对加曲量、发酵时间、己酸菌微胶囊添加量和添加方式进行单因素试验，测定发酵结束后酒醅及酒体理化指标、风味物质含量，并结合... 详细信息

该研究将己酸菌复合菌液微胶囊化，以期替代窖泥发酵生产浓香型白酒。通过将己酸菌微胶囊与酒醅混合发酵，对加曲量、发酵时间、己酸菌微胶囊添加量和添加方式进行单因素试验，测定发酵结束后酒醅及酒体理化指标、风味物质含量，并结合多元统计分析方法，对影响发酵的主要因素进行探究。结果表明，不同发酵条件下酒醅中水分含量无明显差异，己酸乙酯含量受发酵条件变化影响比较明显。所得浓香型白酒中共检测到96种物质，其中酯类、醇类物质种类及含量占比最高，受发酵条件变化影响最大，发酵时间和加曲量是对酒体风味物质变化影响最显著的2个因素。己酸乙酯与己酸菌微胶囊添加量、发酵时间、加曲量呈正相关，与己酸菌微胶囊添加量相关性最强。该研究为无窖泥发酵生产浓香型白酒提供了参考。

关键词：无窖泥发酵浓香型白酒己酸菌微胶囊风味物质己酸乙酯

结构脂质的酶法合成及应用酶工程提高其合成效果的研究进展

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轻工学报 2024年第1期39卷 1-11页

作者：赵泽鑫周灵韩美玲许源蔡俊湖北工业大学生物工程与食品学院/发酵工程教育部重点实验室/工业发酵湖北省协同创新中心/工业微生物湖北省重点实验室湖北武汉430068

基于利用脂肪酶对天然油脂进行改性生成结构脂质(Structured Lipids,SLs)可赋予油脂额外的健康属性,有效提高产品附加值,对近期报道的各类SLs酶法合成及通过酶工程技术(结构设计和固定化)提升合成效果的研究进行综述,认为,使用sn-1,3位... 详细信息

基于利用脂肪酶对天然油脂进行改性生成结构脂质(Structured Lipids,SLs)可赋予油脂额外的健康属性,有效提高产品附加值,对近期报道的各类SLs酶法合成及通过酶工程技术(结构设计和固定化)提升合成效果的研究进行综述,认为,使用sn-1,3位置专一性脂肪酶可精准合成SLs,利用分段变温反应、超临界流体反应、真空反应、超声波辅助等途径可有效抑制酰基转移,从而提高产物得率;脂肪酶的结构设计可提高其催化效率、稳定性和底物专一性,使SLs的合成效率和得率有所提升;固定化脂肪酶技术也能提高脂肪酶的反应活性和稳定性,增强其重复利用性,降低SLs酶法合成的成本。未来应针对不同SLs的结构特点,通过结构设计获得高活性、高稳定性和专一性的酶分子,结合新型固定化技术创制高性能酶制剂,以期为高效、精准的SLs酶法合成工艺的创新发展提供参考。

关键词：结构脂质脂肪酶酶法合成酶工程结构设计固定化

小白链霉菌全细胞转化L-赖氨酸合成ε-聚赖氨酸的体系构建与优化

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 29-36页

作者：朱道君刁文娇张佳微王靓张宏建张建华陈旭升江南大学生物工程学院江苏无锡214122 工业生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是天然抗菌肽ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的主要生产菌株。为了提高小白链霉菌生产ε-PL效率,该文构建并优化了全细胞转化L-赖氨酸合成ε-PL体系:葡萄糖质量浓度80 g/L,菌龄12 h,反应温度30℃... 详细信息

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是天然抗菌肽ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的主要生产菌株。为了提高小白链霉菌生产ε-PL效率,该文构建并优化了全细胞转化L-赖氨酸合成ε-PL体系:葡萄糖质量浓度80 g/L,菌龄12 h,反应温度30℃,L-赖氨酸质量浓度15 g/L,柠檬酸浓度15 g/L,初始反应p H 4.0,硫酸铵质量浓度6 g/L,湿菌体量为1900 g/L。基于该转化体系,实现小白链霉菌在96 h合成ε-PL产量和底物转化率达到13.80 g/L和38.9%,分别是常规摇瓶发酵的4.1、3.2倍。最后,在小白链霉菌中异源表达来自大肠杆菌的L-赖氨酸特异性通透蛋白基因lysp,获得的重组菌*** OE-lysp实现L-赖氨酸利用能力和底物转化率较出发菌株分别提升26%和33%,ε-PL产量增加至17.21 g/L,约为常规摇瓶发酵ε-PL产量的6.4倍,这是文献报道的最高摇瓶规模ε-PL产量。该研究结果一方面说明了通过全细胞转化L-赖氨酸生产ε-PL的可行性,另一方面为***转化大宗氨基酸L-赖氨酸生产高值ε-PL奠定了坚实的技术基础,具有重要的理论意义和经济价值。

关键词：小白链霉菌 ε-聚赖氨酸全细胞转化异源表达 L-赖氨酸通透蛋白

基于低pH适应性进化策略提高小白链霉菌ε-聚赖氨酸合成能力

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 14-21页

作者：柳天一张越王靓张宏建张建华陈旭升江南大学生物工程学院江苏无锡214122 工业生物技术教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的工业生产菌,其在发酵生产过程中遭受低p H胁迫,易造成ε-PL合成能力下降。因此,该文采用一种逐级增加选择压力的低p H适应性进化策略,经过连续93 d的适应性进... 详细信息

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)的工业生产菌,其在发酵生产过程中遭受低p H胁迫,易造成ε-PL合成能力下降。因此,该文采用一种逐级增加选择压力的低p H适应性进化策略,经过连续93 d的适应性进化,实现*** GS114耐受p H值由4.0降低到3.6。经过大量筛选,获得了低p H适应性进化菌株*** ALE4.0、*** ALE3.8和*** ALE3.6;结合低p H耐受性和摇瓶发酵实验,确定最优适应性进化菌株为*** ALE3.6。进一步考察不同p H值对*** ALE3.6合成ε-PL的影响发现,*** ALE3.6在不同p H值条件下,较出发菌株*** GS114均表现出发酵优势。最后,采用恒定p H 4.0补料分批发酵方式,在5 L发酵罐水平实现*** ALE3.6的ε-PL产量达到43.7 g/L,较出发菌株提高了63%。研究结果一方面表明通过适应性进化方法可以显著提高***的低p H耐受能力,另一方面也说明通过增强***低p H耐受性是提高其合成ε-PL能力的有效途径。

关键词：小白链霉菌酸耐受适应性进化 ε-聚赖氨酸 ε-聚赖氨酸合成能力

耐盐产香埃切假丝酵母的筛选、特性分析及其在豆瓣酱的应用

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食品与发酵工业 2024年

作者：邢先雷左汶骏汪溢恒左宗炽刘福明刘春凤郑飞云王金晶李崎钮成拓江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室楚雄云泉酱园有限责任公司江南大学生物工程学院

为丰富豆瓣酱的风味，从自然发酵酱醅中筛选得到一株耐盐产香酵母，经鉴定为埃切假丝酵母（Starmerella etchellsii）Y18。该酵母的耐盐性较好，能耐受200 g/L盐度，且具有较好的产香代谢能力。将Y18菌株豆瓣酱发酵过程中进行生物强化... 详细信息

为丰富豆瓣酱的风味，从自然发酵酱醅中筛选得到一株耐盐产香酵母，经鉴定为埃切假丝酵母（Starmerella etchellsii）Y18。该酵母的耐盐性较好，能耐受200 g/L盐度，且具有较好的产香代谢能力。将Y18菌株豆瓣酱发酵过程中进行生物强化接种，能够显著提高酱醅中的挥发性风味物质种类和含量，具有更强的果香和酱香，其中酯类和醇类物质的种类分别增加26种和3种，含量分别提高了8.28倍和6.71倍。此外，接种埃切假丝酵母Y18酱醅中苯乙酸乙酯、苯乙醇、3-甲硫基丙醇和2， 3， 5-三甲基吡嗪等重要挥发性风味物质的含量也有显著的提高。因此，埃切假丝酵母Y18有利于提升酱醅的风味，在豆瓣酱的工业化生产过程中具有潜在的应用价值。

关键词：埃切假丝酵母耐盐代谢特性筛选豆瓣酱

厌氧表达乳酸脱氢酶以提高大肠杆菌产D-乳酸光学纯度

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生物技术通报 2024年第5期40卷 290-299页

作者：王周余杰王金华王永泽赵筱湖北工业大学生命科学与健康工程学院武汉430068 发酵工程教育部重点实验室武汉430068 工业发酵省部共建协同创新中心武汉430068

【目的】为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题。【方法】构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及... 详细信息

【目的】为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题。【方法】构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及pUC19-PNLD(PpflBp6-PnirB),并将它们分别转化入大肠杆菌D-乳酸工程菌HBUT-D中,得到菌株HBUT-D3、HBUT-D5和HBUT-D7。通过LldD的酶活检测以及对NBS培养基(添加1 g/L L-乳酸)发酵结果的TOPSIS多元评估,优选出可快速去除L-乳酸且不影响D-乳酸发酵的菌株,并使用农业廉价原料进行发酵。【结果】HBUT-D7的LldD比酶活为64 U/g,L-乳酸的消耗速率为34 mg/(L·h),D-乳酸的生产强度为4.09 g/(L·h),综合评估为最优菌株。以玉米浆为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7的L-乳酸消耗速率分别为10.41 mg/(L·h)及34.75 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为4.24 g/(L·h)及3.87 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为99.07%及99.92%。以糖蜜为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7的L-乳酸消耗速率为6.87 mg/(L·h)和17.18 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为1.93 g/(L·h)及1.88 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为99.22%及99.99%。【结论】厌氧诱导启动子的表达质粒可提高菌株HBUT-D7的L-乳酸脱氢酶酶活,使其在使用廉价原料发酵时能有效消除L-乳酸,提高发酵终产物D-乳酸的光学纯度。

关键词： D-乳酸光学纯度大肠杆菌 L-乳酸脱氢酶 nirB启动子 pflB启动子串联启动子

代谢工程改造大肠杆菌从头合成1,4-丁二醇

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3142-3157页

作者：姜君逸郭艺鸣杨套伟饶志明江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122

1,4-丁二醇是一种重要的中间体,广泛应用于化工、农业、医药等领域。本研究将酶工程和代谢工程相结合,构建了一条以葡萄糖为底物生产1,4-丁二醇的新途径。首先,通过数据库挖掘设计了一条包含α-酮酸脱羧酶(α-ketoglutarate decarboxyla... 详细信息

1,4-丁二醇是一种重要的中间体,广泛应用于化工、农业、医药等领域。本研究将酶工程和代谢工程相结合,构建了一条以葡萄糖为底物生产1,4-丁二醇的新途径。首先,通过数据库挖掘设计了一条包含α-酮酸脱羧酶(α-ketoglutarate decarboxylase,SucA)、羧酸还原酶(carboxylate reductase,Car)、乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,YqhD)的新型催化途径,引入底盘细胞W3110(K-12)后,实现了1,4-丁二醇的从头合成。为进一步提高该路径的合成效率,敲除了乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase A,LdhA)、丙酮酸甲酸裂解酶(pyruvate formate lyase B,PflB)基因,阻断旁路代谢途径;强化表达柠檬酸合酶(citrate synthase,GltAR163L),增加α-酮戊二酸代谢通量;强化底盘细胞中关键辅酶NADPH合成量并替换强启动子强化sucA、car、yqhD基因表达量,改善了1,4-丁二醇合成前体的供给效率。最终,重组菌株摇瓶发酵48 h最高合成770 mg/L的1,4-丁二醇,在5 L发酵罐上发酵60 h,1,4-丁二醇产量达4.22 g/L,得率为12.46 mg/g葡萄糖。本研究设计了一条新的1,4-丁二醇从头合成路径,与已报道的路径相比,该路径无需乙酰辅酶A参与,避免了副产物乙酸的积累,同时避免了氨的添加,为代谢工程改造生产1,4-丁二醇及其高附加值衍生产品提供了一种新的思路。

关键词：大肠杆菌代谢改造 1,4-丁二醇路径优化

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耐高渗克鲁斯假丝酵母的耐受性

生物工程学报 2024年第3期40卷 908-920页

作者：吴娜莎孙亚琴修志龙大连理工大学生物工程学院辽宁大连116024

利用工业微生物将木质纤维素转化为具有高附加值的化工原料,是实现碳中和及可持续生物经济的重要途径。经预处理的木质纤维素酶解液中往往含有糖、盐、酚/醛等多种物质,直接发酵需要微生物有较强的耐受性。本文通过考察克鲁斯假丝酵母(C... 详细信息

利用工业微生物将木质纤维素转化为具有高附加值的化工原料,是实现碳中和及可持续生物经济的重要途径。经预处理的木质纤维素酶解液中往往含有糖、盐、酚/醛等多种物质,直接发酵需要微生物有较强的耐受性。本文通过考察克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)对底物、盐、高温冲击的耐受性,进一步验证耐高渗假丝酵母直接利用海水中预处理的巨菌草(Pennisetum sinese grasses)酶解液进行发酵的可能性。结果表明,适应性驯化的克鲁斯假丝酵母可以耐受200 g/L的葡萄糖,具有耐受高渗的能力;用海水替代淡水、不灭菌发酵的甘油产量较淡水灭菌发酵提高了109%;发酵32 h时热冲击结合48 h时引入10 g/L亚硫酸钠,葡萄糖转化为甘油的产率为0.37 g/g,比对照组提升了225%;用海水中预处理的巨菌草酶解液发酵,葡萄糖生成甘油及乙醇的总转化率可达0.45 g/g。耐高渗克鲁斯假丝酵母对底物、盐、温度表现出较强的适应性,不仅能直接利用复杂的木质纤维素酶解液,还对其表现出较强的耐受性,为利用木质纤维素生产生物基化学品提供了候选菌株。

关键词：耐高渗假丝酵母耐受性海水发酵木质纤维素甘油乙醇