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白酒摄入对小鼠肠道Akkermansia muciniphila数量的影响

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食品与发酵工业 2024年第6期50卷 1-6页

作者：成津燕方程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

白酒是我国优势传统发酵食品,经固态发酵蒸馏而来,富含微生物发酵产物。然而,作为一种酒精饮料,白酒过量饮用会导致酒精性肝脏疾病(alcoholic liver disease,ALD)。Akkermansia muciniphila是一种专性厌氧的革兰氏阴性菌,为哺乳动物肠... 详细信息

白酒是我国优势传统发酵食品,经固态发酵蒸馏而来,富含微生物发酵产物。然而,作为一种酒精饮料,白酒过量饮用会导致酒精性肝脏疾病(alcoholic liver disease,ALD)。Akkermansia muciniphila是一种专性厌氧的革兰氏阴性菌,为哺乳动物肠道中最丰富的微生物之一,被认为是新一代益生菌,同时是ALD发病过程中的关键微生物。该研究以C57BL/6 J小鼠为研究对象,建立了白酒及酒精灌胃干预的小鼠模型;采用实时荧光定量PCR技术,使用系列浓度梯度的重组质粒构建标准曲线,建立了肠道***绝对定量的分析方法;测定了小鼠肠道***的数量随白酒干预的变化规律,并比较了白酒干预与酒精干预之间的差异。结果表明,白酒与酒精摄入均会导致小鼠肠道***数量的减少,且随造模时间逐步下降;同等酒精剂量条件下,白酒组小鼠肠道***的数量高于酒精组,暗示白酒中的成分可以保护酒精诱导的肠道***数量下降。该研究为***改善酒精引起相关损伤提供了理论基础,并为挖掘白酒中有益活性物质的必要性以及为白酒中的活性物质提升肠道中有益微生物的数量及阐明活性物质的功能提供理论依据。

关键词： Akkermansia muciniphila 肠道微生物白酒实时荧光定量PCR

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可控分子量透明质酸的生物合成研究进展

合成生物学 2024年

作者：肖森胡立涛石智诚王发银余思婷堵国成陈坚康振江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心江苏省产业技术研究院食品生物技术研究所江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

透明质酸（Hyaluronic acid, HA）是一种在化妆品、食品和医疗领域广泛应用的天然直链酸性粘多糖。根据分子量大小，HA可分为高、中、低三类，不同分子量的HA具有不同的功能和应用场景。随着微生物发酵技术取代传统动物组织提取法，HA... 详细信息

透明质酸（Hyaluronic acid, HA）是一种在化妆品、食品和医疗领域广泛应用的天然直链酸性粘多糖。根据分子量大小，HA可分为高、中、低三类，不同分子量的HA具有不同的功能和应用场景。随着微生物发酵技术取代传统动物组织提取法，HA工业化生产取得了巨大进步。然而，天然HA合成菌株兽疫链球菌的缺点如潜在致病性以及难以分子改造，限制了不同分子量HA的生物合成研究。近年来，随着特定分子量HA需求的不断增长，代谢工程和合成生物学技术已广泛应用于HA生物合成与分子量调控。本文首先分析了中高分子量HA合成的限制性因素，重点讨论了HA前体合成途径的基因调控及竞争支路的弱化。其次，探讨了HA合酶、前体供应和发酵条件对超高分子量HA合成的影响。最后，总结了低分子量HA的制备策略，包括物理化学法、酶法和微生物直接发酵法。本文综述了这些最新的研究进展，针对HA的生物合成与分子量调控面临的挑战：高分子量HA分子量不够高、中高分子量HA合成能力弱和低分子量HA分子量可控性差三方面展开系统性综述，加强对HA生物合成与分子量调控策略的理解，助力实现可控分子量HA的高效生物合成。

关键词：透明质酸分子量生物合成代谢工程合成生物学

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三种单萜对皿式培养樟芝三萜合成的影响

食品与发酵工业 2024年第9期50卷 78-83页

作者：李心阳罗志珊耿燕任怡琳许泓瑜史劲松陆震鸣许正宏江南大学工业生物技术教育部重点实验室生物工程学院江苏无锡214122 江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江苏无锡214122 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

三萜是药食用真菌樟芝野生子实体中主要的活性成分之一,但是人工皿式培养的樟芝菌丝体中三萜含量较低。为了提高樟芝皿式培养三萜的产量,该研究在培养基中添加了3种单萜作为刺激因子。通过添加浓度的优化,得到了对生物量具有显著促进作... 详细信息

三萜是药食用真菌樟芝野生子实体中主要的活性成分之一,但是人工皿式培养的樟芝菌丝体中三萜含量较低。为了提高樟芝皿式培养三萜的产量,该研究在培养基中添加了3种单萜作为刺激因子。通过添加浓度的优化,得到了对生物量具有显著促进作用的添加方式是0.08 g/L的α-松油醇;对三萜产率具有显著促进作用的最佳添加方式为0.16 g/L的松油烯、0.08 g/L的α-松油醇以及0.12 g/L的4-萜烯醇,三萜产率分别较对照组提高了55.68%、50.39%和28.56%;且在添加0.16 g/L的松油烯时,有两种三萜(去氢硫色多孔菌酸和去氢齿孔菌酸)在樟芝菌丝体中的含量显著升高,分别较对照组提高了5.56倍和0.96倍,在添加0.08 g/L的α-松油醇时,去氢硫色多孔菌酸的含量显著升高,较对照组提高了3.20倍。该研究发现了3种可以促进樟芝皿式培养三萜生成的单萜,为樟芝皿式培养提供了新的思路。

关键词：樟芝三萜皿式培养 α-松油醇松油烯 4-萜烯醇去氢硫色多孔菌酸去氢齿孔菌酸

小白链霉菌中CRISPR-Cas9基因敲除系统的构建与优化

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食品与发酵工业 2024年第14期50卷 10-17页

作者：开朗杨昊朱道君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)是工业上生产ε-聚赖氨酸的主要菌株。为提高***的ε-聚赖氨酸合成能力,基于诱变和抗性筛选的传统育种方法被普遍应用。然而,由于传统育种存在“疲劳效应”,当前***的育种陷入了瓶颈。为利用代谢工程... 详细信息

小白链霉菌(Streptomyces albulus)是工业上生产ε-聚赖氨酸的主要菌株。为提高***的ε-聚赖氨酸合成能力,基于诱变和抗性筛选的传统育种方法被普遍应用。然而,由于传统育种存在“疲劳效应”,当前***的育种陷入了瓶颈。为利用代谢工程方法进一步提高***的ε-聚赖氨酸合成能力,亟需建立基于CRISPR-Cas9的基因编辑方法。为此,该文以*** GS114为研究对象,以ε-聚赖氨酸合成酶基因pls为靶基因,构建了CRISPR-Cas9基因敲除系统,成功敲除了pls,编辑效率为100%。为进一步提高获得的敲除株数量,对*** GS114结合转移条件进行了系统优化,获得的最优结合转移条件为:供受体比例1∶1,镁离子浓度30 mmol/L,55℃热激孢子10 min,培养20 h后覆盖抗生素。在最优转移条件下,结合转移效率达到2.5×10^(-8),较优化前提高了78%。该研究结果一方面为后续***的代谢工程改造提供了重要工具,另一方面为其他工业链霉菌构建CRISPR-Cas系统提供了重要参考。

关键词：放线菌小白链霉菌 CRISPR-Cas9系统基因敲除

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代谢工程改造酿酒酵母高效合成香叶基香叶醇

食品与发酵工业 2024年

作者：尤喜凤彭政张娟江南大学工业生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心江南大学生物工程学院

香叶基香叶醇是一种直链二萜化合物，也是合成多种药物和植物天然产物的重要前体。为实现香叶基香叶醇的高效生产，该研究首先强化甲羟戊酸途径基因表达构建了一株香叶基香叶醇产量为168.0 mg/L的菌株，其次通过引入外源香叶基香叶基焦... 详细信息

香叶基香叶醇是一种直链二萜化合物，也是合成多种药物和植物天然产物的重要前体。为实现香叶基香叶醇的高效生产，该研究首先强化甲羟戊酸途径基因表达构建了一株香叶基香叶醇产量为168.0 mg/L的菌株，其次通过引入外源香叶基香叶基焦磷酸合酶、下调角鲨烯合成竞争途径增加前体的供应，结合敲除不同的调控因子使香叶基香叶醇的产量达到678.2 mg/L，随后通过过表达磷酸戊糖途径基因和增加乙酰辅酶A的供应，为香叶基香叶醇的合成提供更多的辅因子和前体，增加融合基因拷贝数进一步提升香叶基香叶醇的产量至1 116.5 mg/L。最后在5 L生物反应器中补料分批发酵香叶基香叶醇产量达到11.3 g/L，为目前报道的最高水平。该研究为香叶基香叶醇的工业化生产提供了一定的参考，也为萜类天然产物的生物合成提供了有前途的平台。

关键词：香叶基香叶醇酿酒酵母甲羟戊酸途径融合表达代谢工程

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

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

利用代谢工程技术强化肉桂地链霉菌莫能菌素的生物合成

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微生物学报 2024年第9期64卷 3521-3532页

作者：刘旻炜张善飞黄子瑄邢浩博孙付保江南大学生物工程学院江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

【目的】莫能菌素(monensin)是由肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)产生的聚醚类抗生素。本研究以肉桂地链霉菌2110为研究材料,利用代谢工程技术开展其重要前体甲基丙二酰CoA合成途径强化的研究,以此提高莫能菌素产量。【方法... 详细信息

【目的】莫能菌素(monensin)是由肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)产生的聚醚类抗生素。本研究以肉桂地链霉菌2110为研究材料,利用代谢工程技术开展其重要前体甲基丙二酰CoA合成途径强化的研究,以此提高莫能菌素产量。【方法】首先过表达巴豆酰CoA还原酶(crotonyl-CoA reductase,CCR)强化乙酰乙酰CoA途径,接着过表达甲基丙二酰CoA变位酶(methylmalonyl-CoA mutase,MCM)强化琥珀酰CoA途径,最后串联过表达CCR和MCM并评估工程菌株的发酵性能。【结果】过表达CCR能促进菌体生长,同时提高莫能菌素产量,摇瓶发酵10 d后过表达菌株的生物量和发酵效价分别提高10.4%和19.0%;过表达MCM未能促进菌体生长,但提高了莫能菌素产量,过表达菌株摇瓶发酵10 d时效价提升9.9%;串联过表达CCR和MCM也使菌株的生物量和发酵效价提高,工程菌株2110-CCR-MCM在摇瓶发酵10d时生物量和发酵效价分别提升9.4%和26.8%,在5L罐上发酵6 d时达到最高的生物量和发酵效价分别为54.6 g/L和11.3 kU/mL,比原始菌株分别增加12.7%和36.2%。【结论】CCR和MCM的确介导了莫能菌素生物合成的关键代谢途径,串联过表达CCR和MCM更有效地促进了莫能菌素的合成。本研究为其他聚酮类化合物高产工程菌株的构建提供技术借鉴。

关键词：肉桂地链霉菌莫能菌素巴豆酰CoA还原酶甲基丙二酰CoA变位酶前体供应串联过表达

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神经酰胺类鞘脂的绿色生物制造

合成生物学 2024年

作者：鲁锦畅武耀康吕雪芹刘龙陈坚刘延峰江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室江南大学未来食品科学中心

神经酰胺是一种存在于所有真核生物中的多功能生物活性物质，在细胞信号转导、细胞增殖、分化、凋亡和免疫调节中发挥着重要作用。神经酰胺天然存在于皮肤角质层中，起着支持肌肤屏障、保持水分、抗氧化衰老、抗菌抗炎等作用。因此，神... 详细信息

神经酰胺是一种存在于所有真核生物中的多功能生物活性物质，在细胞信号转导、细胞增殖、分化、凋亡和免疫调节中发挥着重要作用。神经酰胺天然存在于皮肤角质层中，起着支持肌肤屏障、保持水分、抗氧化衰老、抗菌抗炎等作用。因此，神经酰胺及其衍生物在化妆品、生物医药、功能食品等领域具有广阔的市场前景。神经酰胺构型存在多个立体中心，化学从头合成难度大，已知市售的天然或类神经酰胺化合物主要是通过传统天然提取法及生物化学相结合的半合成法获得。近年来，利用微生物合成神经酰胺等鞘脂类化合物已有报道，但从头合成效率还处于较低水平，如何实现细胞工厂高效生产神经酰胺具有重大意义。本文首先从神经酰胺的生理功能和应用出发，系统地综述了神经酰胺类物质的生理效应及功能；其次阐述了神经酰胺的天然提取方法、神经酰胺及其前体化合物的化学合成方法；接下来，从鞘脂合成途径及关键酶出发介绍，引出途径调控与优化、产物的运输储存与分泌、关键酶的挖掘与表达等改造策略；最后，从神经酰胺合成面临的聚集毒性、高效运输分泌、数字化改造催化元件、基因调控靶点的拓展等方面进行了展望。合成生物学和生物技术的持续进步有助于扩大微生物细胞工厂的生产能力，实现神经酰胺等鞘脂类化合物的可持续绿色生物制造。

关键词：神经酰胺微生物细胞工厂生物合成鞘脂鞘氨醇碱