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丁酸梭菌高密度发酵及产孢条件优化

食品与发酵工业 2024年

作者：汪乐盛李科方莎莎钱巧李恒许正宏许泓瑜江南大学生命科学与健康工程学院四川大学轻工科学与工程学院江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江南大学生物工程学院

实现高密度发酵和高产孢率是当前丁酸梭菌发酵面临的重要挑战，为了解决这一问题，该研究通过单因素和响应面试验并结合分段pH调控策略优化了丁酸梭菌发酵条件及产孢条件。结果表明，丁酸梭菌三角瓶规模发酵培养基最佳组成为：10.34 g/... 详细信息

实现高密度发酵和高产孢率是当前丁酸梭菌发酵面临的重要挑战，为了解决这一问题，该研究通过单因素和响应面试验并结合分段pH调控策略优化了丁酸梭菌发酵条件及产孢条件。结果表明，丁酸梭菌三角瓶规模发酵培养基最佳组成为：10.34 g/L可溶性淀粉、30.96 g/L酵母浸粉、5.12 g/L磷酸氢二钾、4.00 g/L乙酸钠、0.50 g/L半胱氨酸盐酸盐、0.80 g/L氯化钙、0.60 g/L硫酸镁、0.20 g/L硫酸锰；最佳发酵条件为：温度37 ℃、接种量1%、初始pH 7.0。5 L发酵罐发酵实验发现，当pH值维持在5.5时，菌体量达到最大水平，而产孢最适pH值为6.0。因此采用分阶段pH调控策略，待培养基初始pH值由7.0降低至5.5，通过流加氨水保持该pH至菌体进入稳定期，随后将pH值调至6.0维持到发酵结束。该策略下，5 L发酵罐37 ℃培养20 h的丁酸梭菌菌体量达到最大，为3.3×109个/mL，比优化前提高了3.23倍，产孢率达到90%以上。

关键词：丁酸梭菌高密度培养产孢条件发酵优化

Candida glycerinogenes利用未脱毒纤维素水解液开放式发酵产甘油

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食品与发酵工业 2024年

作者：赵晓红宗红陆信曜诸葛斌江南大学生物工程学院工业微生物及多元醇研究设计中心江南大学工业生物技术教育部重点实验室

未脱毒水解液中的醛类、酚类等物质抑制菌株的生长发酵。产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）具有多重抗逆性能，过表达相关抗性基因构建重组菌株并进行筛选。相比于对照菌株，过表达CgGCN4的重组菌株在含有3.0 g/L糠醛、2.0 g/L... 详细信息

未脱毒水解液中的醛类、酚类等物质抑制菌株的生长发酵。产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）具有多重抗逆性能，过表达相关抗性基因构建重组菌株并进行筛选。相比于对照菌株，过表达CgGCN4的重组菌株在含有3.0 g/L糠醛、2.0 g/L香草醛、3.5 g/L乙酸的高糖培养基中生物量分别提高25.2%、14.6%、5.2%；葡萄糖消耗速率分别提高9.9%、5.5%、13.1%；在3.0 g/L糠醛的胁迫下甘油产量提高23.4%。在糠醛、香草醛或乙酸的胁迫下，重组菌株胞内活性氧水平的提高程度分别降低35.2%、28.0%、15.3%，与碘化丙啶的结合水平均有不同程度的降低，表明重组菌株可通过降低胞内活性氧的积累、保持细胞膜的完整性来保持菌株优良的生长与发酵性能。将抗性重组菌株应用于未脱毒甘蔗渣水解液开放式发酵生产甘油，可使耗糖速率提高20.0%；生物量提高12.3%；甘油产量提高21.7%。该研究为未脱毒纤维素水解液的应用提供了新思路及遗传资源。

关键词：产甘油假丝酵母未脱毒水解液 GCN4 甘油糠醛香草醛乙酸开放式发酵

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天麻改善失眠作用机制及产品开发研究进展

食品工业科技 2024年

作者：胡芙蓉王昱涵向琴唐菁雯贺思桥耿敬章娄在祥陕西理工大学生物科学与工程学院陕西省资料生物重点实验室陕南秦巴山区生物资源综合开发协同创新中心秦巴生物资源与生态环境重点实验室江南大学食品学院

失眠作为一种常见的睡眠障碍，会影响人们情绪健康、造成免疫系统紊乱并增加患心血管疾病和糖尿病等慢性疾病的风险。天麻作为一种药食同源物质，其主要活性成分、天麻提取物及其衍生物品在改善失眠方面展示出良好的效果。目前，围绕天... 详细信息

失眠作为一种常见的睡眠障碍，会影响人们情绪健康、造成免疫系统紊乱并增加患心血管疾病和糖尿病等慢性疾病的风险。天麻作为一种药食同源物质，其主要活性成分、天麻提取物及其衍生物品在改善失眠方面展示出良好的效果。目前，围绕天麻活性成分改善失眠的研究已取得了较多进展，但缺乏系统性的总结。因此，本文首先总结了失眠的发生机制；其次对天麻中的活性成分及提取物辅助改善失眠的作用，包括调节生物钟、平衡神经递质的释放、降低炎症因子的表达、调节下丘脑-垂体-肾上腺轴及调节肠道菌群等方面进行较为系统的综述；最后探讨以天麻为主要原料改善失眠的产品开发利用现状，旨在为天麻辅助改善失眠产品开发提供依据。

关键词：天麻失眠机制活性成分产品开发研究进展

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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

酰化淀粉消化过程中结构变化及其发酵特性研究

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食品与发酵工业 2024年第8期50卷 234-241页

作者：詹锦玲许倩梁玉燊麻荣荣田耀旗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 江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江苏无锡214122

以玉米淀粉为原料,制备了取代度分别为0.157、0.161和0.167的乙酰化、丙酰化和丁酰化淀粉(MSA、MSP和MSB)。采用傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射和高压离子色谱等手段,系统研究3种酰化淀粉经小鼠十二指肠消化前后的结构和性质变化,结合... 详细信息

以玉米淀粉为原料,制备了取代度分别为0.157、0.161和0.167的乙酰化、丙酰化和丁酰化淀粉(MSA、MSP和MSB)。采用傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射和高压离子色谱等手段,系统研究3种酰化淀粉经小鼠十二指肠消化前后的结构和性质变化,结合气质联用及高通量测序等方法,解析酰化淀粉长期干预对健康小鼠肠道菌群的影响。结果表明,酰化淀粉经十二指肠消化后其短程、长程有序结构及分子结构均被破坏,并伴有大量短链产生,该结构有助于后续大肠中微生物发酵利用;酰化淀粉均能提高总短链脂肪酸含量,且MSA、MSP和MSB分别能特异性促进乙酸、丙酸、丁酸的释放,MSP和MSB的促进效果优于MSA;酰化淀粉均能促进有益菌属生长,MSB组粪小杆菌(Faecalibaculum)丰度显著提高,MSP显著促进乳杆菌属(Lactobacillus)增长。综上,酰化淀粉显著改善肠道有益菌群,为酰化淀粉在食品功能配料中的广泛应用提供重要理论基础。

关键词：酰化淀粉消化结构肠道菌群短链脂肪酸

小桐子早期光诱导蛋白基因ELIP克隆及其与靶向miRNA的互作与低温下共表达分析

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西北植物学报 2024年第3期44卷 430-442页

作者：陈建南朱晓琴吕宇婧龚明云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

【目的】作为一种喜温冷敏植物,低温严重影响小桐子的生长发育、地域分布与产量。前期工作发现12℃低温锻炼可显著提高小桐子的抗冷性,小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因是低温高响应基因。为探究JcELIP在小桐子低温响应中的作用,全面了解... 详细信息

【目的】作为一种喜温冷敏植物,低温严重影响小桐子的生长发育、地域分布与产量。前期工作发现12℃低温锻炼可显著提高小桐子的抗冷性,小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因是低温高响应基因。为探究JcELIP在小桐子低温响应中的作用,全面了解JcELIP的结构、调控机制、进化关系及JcELIP与miRNAs的互作关系,也为后续小桐子抗冷分子育种提供一个重要的候选基因资源。【方法】通过RT-PCR克隆了小桐子JcELIP基因并对其进行系统的生物信息学分析,采用RT-qPCR分析JcELIP基因在根、茎、叶中及12℃低温锻炼过程中的表达变化,鉴定与JcELIP互作的miRNAs,进行了12℃低温锻炼过程中的共表达分析。【结果】该基因完整的开放阅读框(ORF)为585 bp,编码194个氨基酸,蛋白的分子质量为2.04 kD,理论等电点为9.59,属于稳定的疏水碱性蛋白,具有3个疏水跨膜螺旋;三级结构主要由ɑ-螺旋和无规则卷曲组成,具有叶绿素a/b结合位点。顺式作用元件预测显示JcELIP具有脱落酸等激素响应元件。进化分析显示:小桐子JcELIP与木薯MeELIP同源性最高。RTqPCR分析显示:正常生长条件下小桐子JcELIP在根、茎、叶中的表达量无显著差异;12℃冷锻炼条件下JcELIP在叶中表达快速上调,48 h时其表达量达到对照组的64.8倍,表明JcELIP参与了小桐子对冷胁迫的响应与适应。基于小桐子降解组数据,鉴定到miR390-x、miR6476-x和novel-m0090-3p等8个miRNAs对JcELIP的表达具有调控作用;共表达分析结果表明在12℃低温锻炼过程中JcELIP的表达受miR390-x和novel-m0090-3p显著负调控。【结论】JcELIP高响应低温胁迫并与miRNAs互作,表明其在小桐子响应低温胁迫过程中发挥重要作用。

关键词：小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因冷锻炼表达分析 miRNA互作

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射频处理对全麦粉贮藏稳定性与品质的影响

食品与发酵工业 2024年

作者：李永富李大辉史锋黄金荣江南大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室江苏省生物活性制品加工工程技术研究中心江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心

射频是一种新型热处理技术。通过监测全麦粉常温贮藏过程中脂肪氧化、淀粉和蛋白质结构变化等相关指标，探究射频处理对全麦粉理化性质的影响。将射频处理前后的全麦制粉，分为射频组、射频脱氧组和未处理组进行贮藏实验。贮藏6个月后... 详细信息

射频是一种新型热处理技术。通过监测全麦粉常温贮藏过程中脂肪氧化、淀粉和蛋白质结构变化等相关指标，探究射频处理对全麦粉理化性质的影响。将射频处理前后的全麦制粉，分为射频组、射频脱氧组和未处理组进行贮藏实验。贮藏6个月后，脂肪酸值为射频组（50.89 mg/100 g）< 射频脱氧组（52.18 mg/100 g）< 未处理组（95.93 mg/100 g），过氧化值和自由基强度均为射频脱氧组 < 射频组 < 未处理组；与贮藏0 d的样品相比，未处理组、射频组和射频脱氧组淀粉结晶度分别下降了4.59%、2.94%、2.82%，巯基含量分别下降了18.29%、8.33%、11.11%。再结合淀粉短程有序度及热力学性质变化结果和蛋白质二级结构及分子质量分布变化结果，发现贮藏后全麦粉淀粉有序结构下降，蛋白质分子聚集，但射频组变化更为缓慢，添加脱氧剂作用不明显。上述结果表明，射频加脱氧处理能有效抑制全麦粉贮藏过程中脂肪水解氧化，且对淀粉与蛋白质结构的影响较小，可以有效改善全麦粉贮藏稳定性及品质，延长其保质期。

关键词：全麦粉射频脱氧贮藏稳定性品质

纳米硒(SeNPs)缓解烟草幼苗铅胁迫和促生效应

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生物技术通报 2024年第7期40卷 183-196页

作者：杜仲阳杨泽梁梦静刘义珍崔红利史达明薛金爱孙岩张春辉季春丽李润植山西农业大学农学院分子农业与生物能源研究所山西省特用作物遗传与代谢工程研究中心太谷030801 中国科学院烟台海岸带研究所海岸带生物学与生物资源利用重点实验室烟台264003

【目的】旨在探究纳米硒(SeNPs)对铅(Pb)胁迫烟草幼苗的生长、抗逆性、铅吸收和转运的影响,以揭示SeNPs的促生效应、富硒和阻滞铅吸收及转运的机制。【方法】以普通烟草(Nicotianatabacum)为研究对象,通过盆栽实验设置不同处理,包括低剂... 详细信息

【目的】旨在探究纳米硒(SeNPs)对铅(Pb)胁迫烟草幼苗的生长、抗逆性、铅吸收和转运的影响,以揭示SeNPs的促生效应、富硒和阻滞铅吸收及转运的机制。【方法】以普通烟草(Nicotianatabacum)为研究对象,通过盆栽实验设置不同处理,包括低剂量(100 mg/L)和高剂量(200 mg/L)Pb胁迫,无机硒(Na2SeO3)、SeNPs处理和空白对照组。测定各处理组烟草幼苗的生物量、光合生理参数、抗氧化酶活性、脂质过氧化产物含量以及相关基因表达水平,分析铅和硒在植物体内的含量和分布。【结果】与对照组相比,硒处理显著促进了烟草幼苗的生长和光合作用,SeNPs促生效应更显著。硒处理还增强了烟草幼苗的抗氧化酶(SOD、POD和APX等)活性和抗氧化物质(抗坏血酸和谷胱甘肽等)的含量,降低了脂质过氧化产物(H2O2和MDA)的积累。在铅胁迫条件下,硒处理可显著提高烟草幼苗中硒的含量,同时降低铅的吸收和转运率。【结论】纳米硒能显著提高植物生物量,保护光合系统,激活抗氧化系统,阻滞铅吸收和转运,促进植物硒富集和改善植物对铅胁迫的抗性。

关键词：纳米硒铅胁迫烟草幼苗促生效应抗氧化系统生物有效性分子机制

采用实时荧光定量PCR法检测大曲中的3种高温放线菌

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食品与发酵工业 2024年第18期50卷 300-308页

作者：陈政柴丽娟张晓娟许泓瑜史劲松王松涛张宿义沈才洪许正宏陆震鸣江南大学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 国家固态酿造工程技术研究中心四川泸州646000 四川大学轻工科学与工程学院四川成都610065

建立实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)方法对大曲中3种高温放线菌(Thermoactinomyces vulgaris、***和***)进行特异性定量检测。根据***、***、***全基因组中特异性单拷贝核心基因recA、mdH、gyrA为参考序列分别设计了一对可扩增278、233、291 bp片段的引物;经特异性、有效性、准确性实验显示,在常见的13种白酒酿造微生物中,引物TV、TI、TD分别可特异性检测***、***、***,检测范围为2.82~8.82 lg copies/μL,加标回收率95%~105%。进一步对大曲发酵过程样品检测,结果显示,***含量在呈现波动趋势,在第5天达到最高,为(6.06±0.02)lg copies/g;***含量呈现先上升后下降的趋势,在第7天达到最高,为(6.33±0.13)lg copies/g;***含量在0~12 d呈现波动趋势,在12~14 d下降,随后一直上升,发酵结束时含量最高,为(7.62±0.02)lg copies/g。该研究建立的RT-qPCR方法可对大曲发酵过程中3种高温放线菌进行特异性鉴定和快速定量,为进一步监测高温放线菌在白酒酿造过程中的功能提供了方法。

关键词：大曲高温放线菌特异性引物实时荧光定量PCR