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CRISPR/Cas基因编辑和表达调控工具箱在放线菌中的应用

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生物工程学报 2025年

作者：丁金艳亓慧王猛张玥天津科技大学生物工程学院中国科学院天津工业生物技术研究所天津农学院食品科学与生物工程学院

放线菌是一类具有强大次级代谢能力的微生物，对放线菌菌株进行理性改造，对提升其天然产物的生产能力具有重要意义。CRISPR/Cas系统因具有高效性、易操作性和良好的靶向精确性，已成为放线菌基因改造和功能研究的重要工具。本文从工作... 详细信息

放线菌是一类具有强大次级代谢能力的微生物，对放线菌菌株进行理性改造，对提升其天然产物的生产能力具有重要意义。CRISPR/Cas系统因具有高效性、易操作性和良好的靶向精确性，已成为放线菌基因改造和功能研究的重要工具。本文从工作原理、系统构建、适用场景等角度对放线菌中的各类CRISPR/Cas基因编辑及表达调控工具进行了汇总和比较，包括基于DNA双链断裂的CRISPR/Cas系统，CRISPR干扰系统，CRISPR激活系统，以及CRISPR碱基编辑系统。同时，本文还总结了这些工具在放线菌天然产物生物合成方面的应用情况。CRISPR/Cas工具箱在放线菌中的开发和应用，极大地推动了放线菌微生物学和天然产物相关的研究。

关键词： CRISPR/Cas系统放线菌 CRISPR干扰 CRISPR激活碱基编辑

芝麻过敏原Ses i 2核酸适体的筛选与鉴定研究

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核农学报 2025年第1期39卷 59-67页

作者：李洋于宁康文瀚张九凯杜欣军陈颖天津科技大学食品科学与工程学院天津300457 中国检验检疫科学研究院北京100176

芝麻是八大类食物过敏原之一,快速准确识别芝麻过敏原对预防其过敏有重要意义。核酸适配体可以高效识别靶标过敏原,在过敏原检测中有良好的应用前景。为了获得芝麻主要过敏原Ses i 2的特异性核酸适体,本研究以Ses i 2为靶标,通过磁珠筛... 详细信息

芝麻是八大类食物过敏原之一,快速准确识别芝麻过敏原对预防其过敏有重要意义。核酸适配体可以高效识别靶标过敏原,在过敏原检测中有良好的应用前景。为了获得芝麻主要过敏原Ses i 2的特异性核酸适体,本研究以Ses i 2为靶标,通过磁珠筛选法(磁珠-SELEX)开展10轮筛选,经由高通量测序获得6条候补序列(S1~S6),并进行家族性、同源性分析及二级结构预测。结果表明,6条候选核酸适体的重复率可达46.38%,其自由能在-9.02到-2.47 kcal·moL^(-1)之间,根据自由能能量稳定原则,S1和S5吉布斯自由能最低最稳定,分别为-6.70和-9.02 kcal·moL^(-1)。利用ELISA试验进行亲和力测试,结果表明核酸适体S1和S2的亲和能力较强,S1:KD=67.02 nmol·L^(-1),R2=0.925 8,S2:KD=97.65 nmol·L^(-1),R2=0.795 1。核酸适体S1与过敏原Ses i 2的结合力和其他过敏原蛋白相比有显著差异,可视为具有特异性。本研究最终获得一条兼具良好亲和力和特异性的核酸适体S1,为芝麻过敏原快速检测提供了技术支撑。

关键词：芝麻过敏原 Ses i 2 核酸适体亲和力

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干燥工艺对红薯叶冠突散囊菌发酵茶品质的影响

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食品与发酵工业 2025年第1期 124-135页

作者：汪俊领易军鹏李欣刘文超段续李璐瑶高炎河南科技大学食品与生物工程学院漯河职业技术学院中原食品实验室河南科技大学化学化工学院

为探讨干燥工艺对红薯叶冠突散囊菌发酵茶品质的影响，探寻红薯叶冠突散囊菌发酵茶最适干燥工艺。采用不同温度(60、70、80℃)热风干燥(hot air drying, HAD)、60℃热泵干燥(heat pump drying, HPD)、真空冷冻干燥(vacuum freeze drying... 详细信息

为探讨干燥工艺对红薯叶冠突散囊菌发酵茶品质的影响，探寻红薯叶冠突散囊菌发酵茶最适干燥工艺。采用不同温度(60、70、80℃)热风干燥(hot air drying, HAD)、60℃热泵干燥(heat pump drying, HPD)、真空冷冻干燥(vacuum freeze drying, FD)5种不同的干燥工艺对红薯叶冠突散囊菌发酵茶进行脱水处理，并对干茶样品进行感官评价同时检测分析了干茶中的主要成分及风味物质。结果表明，在HAD中，随着干燥温度的升高，茶叶总酚、总黄酮含量下降，可溶糖含量升高，单宁含量没有变化；HAD 80℃干茶中，引发茶汤涩味的酚类物质和黄酮含量低，茶汤色及香气感官评分高，香气组分最多且综合品质最好；HAD 60℃干茶总酚、总黄酮和苦味氨基酸含量均高，苦涩味较重；FD干茶外形评价最好且单宁含量最低，但其总酚和总黄酮最高，且青草香气重，这与其挥发性物质中愈创木酚含量高有关，使其感官评分较低。所有干茶样品的香气成分中，1-辛烯-3-醇、愈创木酚和β-紫罗兰酮的OAV值均高于100,是红薯叶冠突散囊菌发酵茶干茶中的关键香气成分。该研究为红薯叶冠突散囊菌发酵茶风味的形成及加工工艺优化提供了指导

关键词：红薯叶茶冠突散囊菌发酵干燥工艺品质分析香气成分

肌肉负荷对股骨干骨折早期愈合生物力学影响的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4413-4420页

作者：程超然张峻霞贾军天津科技大学机械工程学院天津市300222 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津科技大学天津市300222 天津市天津医院骨科天津市300200

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临... 详细信息

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临床医生更好地理解骨折愈合的生物力学过程,优化治疗方案。方法:利用AnyBody Modeling System软件构建个性化的人体肌肉骨骼系统,通过仿真分析以获取体内的肌肉骨骼负荷模型。该模型和采用改进简化负荷方法、简化负荷方法构建的股骨负荷模型,分别作为有限元输入的边界条件,对站立状态下锁定加压钢板应力应变、骨折块应变进行分析。结果与结论:(1)与简化负荷方法相比,肌肉骨骼方法得到的锁定加压钢板应力、应变和骨折块应变分别小了31.9%;38.9%和19.5%;(2)肌肉骨骼方法与改进简化负荷方法对比发现,忽略肌肉负荷则会造成锁定加压钢板的应力、应变和骨折块应变分别高估16.8%,14.3%和19.5%,肌肉负荷对骨折块的剪切运动大小无明显影响,而对运动方向有明显的影响;(3)结果表明,简化股骨负荷和忽略肌肉负荷的方法与肌骨骨骼负荷情况存在一定的偏差,因此,在研究骨折愈合时需考虑肌肉负荷的生物力学影响。

关键词：肌肉负荷骨折愈合锁定加压钢板骨折块应变有限元分析

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不同品种糯高粱在酱香型白酒生产中的应用

食品与发酵工业 2025年第1期 99-107页

作者：胡春红李新涛肖冬光卢君唐贤星罗桂花程明星杜宇陈双宇杨芳天津科技大学生物工程学院贵州国台酒业集团研究院贵州国台酒庄有限公司

高粱品种影响酱香型白酒发酵进程以及基酒品质。对贵友(GY)、国台(GT)、致茂(ZM)、颖新(YX)、红穗(HS)、高粱地(GLD)6种糯高粱进行投粮生产试验，从原料、发酵酒醅、基酒理化指标、骨架成分以及感官品评等方面进行对比。结果表明，利用... 详细信息

高粱品种影响酱香型白酒发酵进程以及基酒品质。对贵友(GY)、国台(GT)、致茂(ZM)、颖新(YX)、红穗(HS)、高粱地(GLD)6种糯高粱进行投粮生产试验，从原料、发酵酒醅、基酒理化指标、骨架成分以及感官品评等方面进行对比。结果表明，利用主成分分析可将6个品种糯高粱样品分为3类，其中淀粉、单宁含量差距并不显著(P>0.05);6种糯高粱在1～6轮次窖内发酵期间理化因子变化规律一致，幅度相差较大；随着轮次的进行，基酒的酒精度从52%vol～57%vol显著降低，GLD、ZM、YX 3种糯高粱在生产基酒时酒精度较高；在基酒品评维度，各类糯高粱具有不同优势贡献；白酒骨架成分中，ZM高粱酿造基酒中酸类、醛类平均含量最高为0.39、0.24 g/L,而HS高粱酿造基酒酯、醇平均含量最高为1.17、0.94 g/L;通过香气活性值分析得出，8种风味物质如乙醛、乙酸乙酯等对基酒香气特征具有重要作用；应用偏最小二乘判别分析能较好地区分不同品种糯高粱酿造基酒风味区别，确定出变量重要性因子7种，包括异丁醇、乙缩醛、仲丁醇等。该研究阐明了高粱品种对酿造整体的影响，为建立科学原料验收标准，筛选出适合酱香型白酒酿造的原料提供理论参考。

关键词：糯高粱品种发酵酒醅理化因子基酒品评骨架成分

从制造到智造:维生素B12与合成生物学的不解之缘

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科学通报 2025年第1期 44-59页

作者：康倩吕荣玉张大伟中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室天津科技大学生物工程学院

合成生物学以生命科学为基础,辅以工程化思维,融合了物理学、化学、计算机科学等学科知识,旨在改造、设计、构建新型的生物体系.维生素B12作为横跨医学、化学和生物学三学科的“明星小分子”,近百年来一直备受研究人员的重视,其生物制... 详细信息

合成生物学以生命科学为基础,辅以工程化思维,融合了物理学、化学、计算机科学等学科知识,旨在改造、设计、构建新型的生物体系.维生素B12作为横跨医学、化学和生物学三学科的“明星小分子”,近百年来一直备受研究人员的重视,其生物制造在合成生物学发展的推动下不断创新.本文探讨了自1926年维生素B12小分子被发现至今的重要研究成果和内容,其中囊括在早期医学、化学研究时期,维生素B12相关研究的重要诺奖级成果;天然合成维生素B12菌株挖掘、催化途径解析及遗传工具开发;人工重组合成维生素B12菌株和体系的构建及优化等重要内容.聚焦近30年来,合成生物学系统研究方法的提出和推进对维生素B12生物制造有显著促进作用.这些进展推动了维生素B12从简单的天然菌种“制造”过程走向更具设计性、智能化的人工菌种与人工体系的“智造”过程转变.此外,维生素B12复杂的天然合成途径成为经典的研究范本,为合成生物学发展提供了优秀的经典案例,与合成生物学的发展结下“不解之缘”.

关键词：合成生物学维生素B12 生物制造细胞工厂无细胞合成

蒸汽爆破预处理对猴头菇子实体残渣粗多糖理化性质及调节肠道菌群作用的影响

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食品工业科技 2025年第1期46卷 61-69页

作者：陈爽刘利平冯杰张劲松杨焱吴迪刘艳芳郭庆彬天津科技大学食品科学与工程学院天津300457 上海市农业科学院食用菌研究所上海201403

为了研究蒸汽爆破(Steam Explosion,SE)预处理对猴头菇子实体残渣粗多糖理化性质及调节肠道菌群的影响,以猴头菇水提残渣为原料,采用常规粉碎和蒸汽爆破两种方式进行处理制备获得粗多糖并进行得率、成分含量、单糖组成、分子量及消化和... 详细信息

为了研究蒸汽爆破(Steam Explosion,SE)预处理对猴头菇子实体残渣粗多糖理化性质及调节肠道菌群的影响,以猴头菇水提残渣为原料,采用常规粉碎和蒸汽爆破两种方式进行处理制备获得粗多糖并进行得率、成分含量、单糖组成、分子量及消化和发酵特性的比较。结果显示,经SE处理所得多糖组分(HCQ)的得率、多糖和β-葡聚糖含量分别达到了13.36%、58.20%和47.93%,是常规粉碎处理所得多糖组分(HCW)的2.18、1.57和1.59倍,表明SE能显著(P技术在猴头菇多糖提取中的应用及HCQ多糖作为潜在益生元发挥调节肠道菌群作用提供依据。

关键词：猴头菇水提残渣蒸汽爆破多糖 β-葡聚糖肠道菌群

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基于Fe_(3)O_(4)@AuNPs/MWCNTs-COOH纳米免疫传感器快速测定水产品的呋喃它酮代谢产物

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食品科学 2025年第2期46卷 222-230页

作者：李亭何欢歌鲁航李书国河北科技大学食品与生物学院河北石家庄050018

采用磁性四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))、纳米金(gold nanoparticles,AuNPs)、羧基化多壁碳纳米管(carboxylated multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs-COOH)复合纳米材料固定化呋喃它酮代谢产物3-氨基-5-多酚甲基-2-恶唑烷酮(3-amino-5-methylmorpholino-2-oxazolidinone,AMOZ)抗体制备磁性纳米免疫传感器,建立一种快速检测水产品中呋喃它酮代谢产物的方法。利用紫外-可见光谱和红外光谱技术对制备的纳米Fe_(3)O_(4)和纳米复合材料Fe_(3)O_(4)@AuNPs的结构进行分析,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对纳米材料的微观形貌进行表征;运用循环伏安法、电化学交流阻抗法对传感器的电化学性能进行表征,以[Fe(CN)_(6)]^(3-/4-)为探针,用微分脉冲伏安法对实验条件进行优化,优化结果如下:Fe_(3)O_(4)@AuNPs和MWCNTs-COOH体积比为1∶2,电解质溶液pH值为7.0,抗体质量浓度为80μg/mL,孵育温度为37℃,孵育时间为30 min。在此条件下,该免疫响应电流与lg C[AMOZ]在1.0×10^(-10)~8.0×10^(-7)mol/L范围内具有良好的线性关系,检出限为2.4×10^(-11)mol/L,在鲫鱼样品实际检测中,加标回收率为92.78%~102.61%,与高效液相色谱-串联质谱法检测结果基本一致,但该法具有前处理简便、检测速度快的优势,可用于实际水产品中呋喃它酮代谢产物AMOZ的快速检测。

关键词：食品安全呋喃它酮代谢产物纳米免疫传感器水产品快速检测

基于乳脂肪球膜结构以提高液态乳体系的稳定性:乳脂肪球膜构建机制综述

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食品科学 2025年第2期46卷 308-316页

作者：王鑫于景华赵亭亭刘晓辉天津科技大学食品科学与工程学院食品营养与安全国家重点实验室天津300457 河北省功能油脂微胶囊化技术创新中心河北石家庄052160

乳脂肪球起源于乳腺上皮细胞,脂肪球膜中的脂质和蛋白质通过静电斥力和空间位阻维持脂肪球的稳定性,同时膜上的成分具有特定的营养特性。脂肪球界面的重新构建对液态乳制品的品质至关重要,本文对近年来加工中乳脂肪球界面构建机制的研... 详细信息

乳脂肪球起源于乳腺上皮细胞,脂肪球膜中的脂质和蛋白质通过静电斥力和空间位阻维持脂肪球的稳定性,同时膜上的成分具有特定的营养特性。脂肪球界面的重新构建对液态乳制品的品质至关重要,本文对近年来加工中乳脂肪球界面构建机制的研究进行总结并发掘共通之处。均质会破坏脂肪球膜的原生结构,导致膜结构重新排列。此外,热处理也会改变蛋白质的结构,并引起脂质结构域的侧向分离。同时,脂肪球膜上蛋白质和脂质的热响应会导致原始膜成分的损失。外源添加物通过改善油水界面和增强脂肪球的稳定性,参与体系稳定化的重构建。未来需深入研究脂肪球膜构建机制与宏观体系的联系,并优化特定的加工条件,以获得更高品质的乳制品。

关键词：脂肪球脂肪球膜脂肪球膜蛋白脂质域重构建