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类食品乳杆菌麦芽糖淀粉酶的耐酸性改造

食品与发酵工业 2024年

作者：侯倩黄宗潇李宁徐岩穆晓清江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室

在淀粉类食品面团发酵的过程中，低pH环境对麦芽糖淀粉酶的稳定性提出了严峻挑战。目前大多数麦芽糖淀粉酶对酸性条件敏感，在低pH环境下快速失活，限制了其在面包制作中的应用。该文针对来源于类食品乳杆菌的麦芽糖淀粉酶（LpaMA），... 详细信息

在淀粉类食品面团发酵的过程中，低pH环境对麦芽糖淀粉酶的稳定性提出了严峻挑战。目前大多数麦芽糖淀粉酶对酸性条件敏感，在低pH环境下快速失活，限制了其在面包制作中的应用。该文针对来源于类食品乳杆菌的麦芽糖淀粉酶（LpaMA），从催化中心pKa值和表面电荷两方面设计突变位点进行耐酸性改造。通过单点突变与组合突变，成功筛选出最佳正向耐酸突变体K322D/K361D，其最适pH从5.0降至4.5，pH 4.5时水解活力高达433.23 U/mg，较野生型酶提升2.27倍，且该突变体在pH 4.0～5.0稳定性大于68%。结构与静电势能分析表明，突变体表面净电荷的变化有助于改善酶的构象状态，增强柔性结构调整能力，从而提高pH稳定性。该研究为改善麦芽糖淀粉酶在面制品抗老化应用效果提供了理论基础，展现出良好的应用前景。

关键词：麦芽糖淀粉酶类食品乳杆菌耐酸性理性设计

利用光驱动的生物杂合系统实现CO_(2)转化生产化学品

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 294-303页

作者：干雅梅柴甜甜张健高聪宋伟吴静刘立明陈修来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 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在... 详细信息

太阳能作为清洁能源之一,为缓解化石燃料枯竭和温室气体排放等问题提供了一种高效、经济、可持续的解决方案.自然界中的植物和光合微生物通过自身的光合系统收集并转化太阳能,从而生产生物燃料和生物化学品.然而,由于自然光合系统存在光吸收范围相对较窄、光生电子在传输过程中易损耗等问题,限制了太阳能到化学品的转化效率.为了解决上述难题,科研人员模仿自然光合作用中的关键部分,探索构建人工光合系统,相关研究引起了广泛关注.本文通过将碲化镉量子点(CdTe QDs)与大肠杆菌(***)相耦合,构建了一种光驱动无机-生物杂合系统(IBPHS),用于捕获太阳能并驱动CO_(2)转化合成高价值化学品.该系统主要由光催化模块和生物催化模块组成.在光催化模块中,通过生物合成CdTe QDs进行光能捕获,并将其转化为电子.通过敲除***的Cd2+外排蛋白(ZNTA)编码基因,实现了***胞内Cd2+过量积累.通过“时空耦合”方式,并借助共聚焦显微镜、高分辨率透射电镜和X射线能谱分析,确认了CdTe QDs在***胞内的组装合成.利用紫外-可见分光光度计研究了光催化模块对光子的吸收能力.结果表明,光催化模块的吸收峰位于400-420 nm.利用瞬时光电流,评估了光催化模块的光生电子能力.实验发现,该模块可以产生0.07μA光电流,表明完成了光催化模块的构建.在生物催化模块中,将光催化模块产生的电子用于还原NAD+再生NADH.采用NADH生物传感器,分析了***胞内NADH含量,结果表明,在蓝光照射下***胞内NADH含量比黑暗条件下提高了5.1倍.在此基础上,通过表达NADH依赖型乳酸脱氢酶(LDH)将丙酮酸还原为乳酸,在蓝光光照下乳酸积累量达到了0.44 g/L,而黑暗条件下无乳酸积累,从而验证了生物催化模块的有效性.基于光催化模块和生物催化模块,进一步组装构建了IBPSH,用于驱动CO_(2)还原合成甲酸和丙酮酸.在蓝光照射下,IBPHS能够合成0.65 g/L甲酸和0.18 g/L丙酮酸,其CO_(2)利用速率分别达到51.98 mg/gDCW/h和21.92 mg/gDCW/h,超过了光合细菌.综上所述,本文利用光催化模块与生物催化模块相耦合的方式,组装构建了一种新型的人工光合系统,实现了光驱动CO_(2)还原合成高附加值化学品,为理性设计材料-生物杂合系统提供了借鉴,同时也为挖掘绿色生物制造潜力、开发太阳能化学制造平台提供参考.

关键词：人工光合系统 CO_(2)利用光能转换 CdTe生物合成 NADH再生

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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拉格啤酒酵母干燥过程中活力活性及海藻糖水平变化

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食品与发酵工业 2024年

作者：付雪蓉钱思雨郑飞云钮成拓刘春凤李崎王金晶江南大学生物工程学院酿酒科学与工程研究室江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

啤酒酵母活性干酵母产品近年来在啤酒酿造中得到广泛应用，其产品质量与复水后活性除了关系到加工过程，与酵母本身质量也有重要关系。由于缺乏对拉格啤酒酵母的生理性能与抗逆机制的深入了解，特定的拉格啤酒酵母在制成活性干酵母时产... 详细信息

啤酒酵母活性干酵母产品近年来在啤酒酿造中得到广泛应用，其产品质量与复水后活性除了关系到加工过程，与酵母本身质量也有重要关系。由于缺乏对拉格啤酒酵母的生理性能与抗逆机制的深入了解，特定的拉格啤酒酵母在制成活性干酵母时产品质量不一，影响其复水活性的因素尚不明确。该研究选取了9株常用的拉格啤酒酵母，分析了其在干燥过程中的活力活性及胞内组分变化，结果发现具有较强抗干燥能力的菌株表现出较好的环境适应能力，具有较高的胞内ATP、线粒体膜电位和胞内海藻糖水平，同时表现出良好的抗氧化能力。转录组分析进一步发现，在干燥过程中氧化磷酸化途径显著上调，海藻糖合成与水解代谢显著增强。以上研究结果表明，在干燥过程中酵母能通过维持较高的线粒体活力和旺盛的能量代谢，修复在干燥过程中受到的损伤，进而提升抗干燥能力。

关键词：干燥海藻糖拉格酵母活性干酵母活力

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荧光微孔板法检测啤酒酵母胞内脯氨酸含量

食品与发酵工业 2024年

作者：于莹莹许睿琦钮成拓王金晶郑飞云刘春凤李崎江南大学生物工程学院酿酒科学与工程研究室江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

高浓酿造是啤酒生产中一种常用的高效经济技术，而在高浓酿造过程中啤酒酵母会受到各个时期不同的环境压力。脯氨酸被认为是啤酒酵母中的一种应激保护剂，赋予了酵母细胞更高的胁迫耐受性。通过测定酵母胞内脯氨酸含量可以作为筛选环境... 详细信息

高浓酿造是啤酒生产中一种常用的高效经济技术，而在高浓酿造过程中啤酒酵母会受到各个时期不同的环境压力。脯氨酸被认为是啤酒酵母中的一种应激保护剂，赋予了酵母细胞更高的胁迫耐受性。通过测定酵母胞内脯氨酸含量可以作为筛选环境耐受能力强菌株的参考，因此需要建立一种能够快速检测啤酒酵母胞内脯氨酸含量的方法。该研究基于次氯酸钠氧化和邻苯二甲醛/N-乙酰半胱胺酸荧光检测脯氨酸的通用方法，结合细胞破碎的优化，成功建立了一种可以准确测定啤酒酵母胞内脯氨酸含量的荧光微孔板法，其线性范围和回收率分别为5～40 μmol/L（0.58～4.6 mg/L）和73.33%～105.5%。通过比较该检测方法与氨基酸专用高效液相色谱法，两者测定胞内脯氨酸含量绝对值相比无显著性差异，但是荧光微孔板法操作简便快捷。因此，该研究建立的荧光微孔板法为测定酵母胞内脯氨酸提供了一种新思路，同时为适应高浓酿造胁迫的啤酒酵母筛选提供了一种新策略。

关键词：脯氨酸荧光探针啤酒酵母高浓酿造

桑酮G对变异链球菌生长和生物被膜形成的影响

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微生物学通报 2024年

作者：邹文海达春瑶肖颖欣龚志港刘祝祥吉首大学生物资源与环境科学学院

【背景】变异链球菌是导致龋齿的主要病原体，含氟产品虽然能治疗龋齿，但是会对人体造成危害。【目的】为植物源抗龋齿药物的进一步开发利用，研究桑酮G对变异链球菌生长和生物被膜形成的影响。【方法】通过微量稀释法、平板计数法测... 详细信息

【背景】变异链球菌是导致龋齿的主要病原体，含氟产品虽然能治疗龋齿，但是会对人体造成危害。【目的】为植物源抗龋齿药物的进一步开发利用，研究桑酮G对变异链球菌生长和生物被膜形成的影响。【方法】通过微量稀释法、平板计数法测定桑酮G对变异链球菌浮游菌的抗菌作用以及耐酸性的影响；通过pH计测量桑酮G对变异链球菌糖酵解产酸的影响；采用结晶紫染色测量生物被膜形成量，使用苯酚硫酸法测量水不溶性多糖的含量以及激光扫描共聚焦显微镜观察胞外DNA量来评估桑酮G对生物被膜的影响，并用实时荧光定量PCR测量生物被膜当中毒力基因的mRNA水平。【结果】桑酮G对变异链球菌的最小抑菌浓度为8 μg/mL，最低杀菌浓度为64 μg/mL，高浓度桑酮G对变异链球菌呈现较强杀菌效果；桑酮G能抑制生物被膜当中gtfB、gtfC、gtfD、ldh、comD、vicK、atpF、gbpB的表达，降低水不溶性多糖的合成，抑制生物被膜的形成，并使生物被膜当中胞外DNA含量以及生物被膜的形成量降低，同时还对变异链球菌的产酸耐酸能力产生负面影响。【结论】桑酮G能通过降低毒力基因的mRNA水平，使得生物被膜的黏附力降低，结构变得松散，对生物被膜形成起到抑制作用，期望能够为植物源天然产物的进一步应用提供一定的理论基础。

关键词：桑酮G 变异链球菌生物被膜细胞外多糖

理性设计提高青霉内切多聚半乳糖醛酸酶的催化活力

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食品与发酵工业 2024年

作者：毛心怡徐岩喻晓蔚江南大学生物工程学院酿造微生物与应用酶学研究室江南大学工业生物技术教育部重点实验室

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一，可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1，4-糖苷键，生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸，对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少，且其催化... 详细信息

内切多聚半乳糖醛酸酶是果胶酶中研究最为广泛的酶之一，可以特异性水解多聚半乳糖醛酸链的α-1，4-糖苷键，生成不同聚合度的寡聚半乳糖醛酸，对提高果胶的附加值具有重要意义。目前关于内切多聚半乳糖醛酸酶的研究仍然较少，且其催化活力和热稳定性不佳是限制其工业化应用的主要因素。课题组前期研究获得了青霉Penicillium arizonens来源的内切多聚半乳糖醛酸酶基因pePGB，并在毕赤酵母中实现了异源表达。由于其催化活力仅处于同类酶的中等水平，该研究主要针对其催化活力进行了改造。首先对其底物结合口袋亚位点的氨基酸进行了丙氨酸突变，基于突变结果及序列比对，选择了相应的突变热点进行理性设计，筛选获得了3个酶活力提高的突变体V248L、V248R和G111R，有序叠加后获得最佳突变体G111R/V248R，比活力和催化效率(kcat/Km)分别为野生型的1.84和2.06倍。随后通过同源建模及分子对接分析，248位的缬氨酸突变为精氨酸后，与底物形成了2个氢键，增强了酶与底物相互作用；而G111R突变未直接对酶与底物的相互作用造成影响，但可能与248位的精氨酸存在协同作用，共同增加了底物口袋的电正性，从而提高了与负电荷底物的结合力，进而提高了酶的催化活力。该研究为该酶后续在果汁加工等行业的应用奠定了重要基础，也为理性设计提高酶催化活力提供了参考价值。

关键词：内切多聚半乳糖醛酸酶理性设计定点突变催化活力分子对接

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基于文献计量的料酒研究现状分析

食品工业科技 2024年第3期45卷 378-387页

作者：贺思桥张国泰芦润青唐菁雯向琴耿敬章田洪磊陕西理工大学生物科学与工程学院陕西省资源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陕西汉中723000

料酒是我国传统的调味品之一,具有日需性高、调味效果显著等特点。掌握料酒的研究现状及未来发展趋势为后续料酒研究开发提供新思路及理论依据。以文献计量(文献源:CNKI、Web of science等)及关键词分析为方法,对料酒年代发文量、国内... 详细信息

料酒是我国传统的调味品之一,具有日需性高、调味效果显著等特点。掌握料酒的研究现状及未来发展趋势为后续料酒研究开发提供新思路及理论依据。以文献计量(文献源:CNKI、Web of science等)及关键词分析为方法,对料酒年代发文量、国内核心期刊、主要作者、发文机构、专利量、研究现状等进行分析。共检索1982~2022年关于料酒研究的中英文文献130篇,专利468项。分析发现国内发文量显著高于国外;国内料酒研究发展速度缓慢;研究对象为“调味酒”、“工艺”、“风味”等呈多元化趋势,研究内容从简单理化指标的测定向功能活性机制等逐步深入。料酒研究目前处于发展阶段,基于产业升级及营养健康消费观念的改变,料酒研究应兼顾产品营养、风味与功能,本研究可为料酒产业发展提供参考。

关键词：料酒文献研究现状计量分析

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多萜醇磷酸β-葡萄糖基转移酶的活性和底物特异性分析

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生物工程学报 2024年第6期40卷 1833-1844页

作者：栗瑞杰胡芸尚尔菲高晓冬王宁江南大学生物工程学院江苏无锡214122

内质网(endoplasmic reticulum,ER)是蛋白质折叠和质量控制的主要场所,其内部驻留的分子伴侣能够帮助新生多肽链形成正确的三级结构。部分分子伴侣通过特异性识别葡萄糖基化的N-寡糖结构与糖肽结合,进而促进相应蛋白的折叠。作为ER腔内... 详细信息

内质网(endoplasmic reticulum,ER)是蛋白质折叠和质量控制的主要场所,其内部驻留的分子伴侣能够帮助新生多肽链形成正确的三级结构。部分分子伴侣通过特异性识别葡萄糖基化的N-寡糖结构与糖肽结合,进而促进相应蛋白的折叠。作为ER腔内葡萄糖基化反应的糖基供体,体外获取多萜醇磷酸葡萄糖(dolichol phosphate glucose,Dol-P-Glc)或其类似物对解析N-寡糖生物合成途径及糖蛋白质量控制体系具有重要意义,一直受到科学家们的关注。本研究以化学合成的一系列多萜醇(dolichol)类似物作为底物,对大肠杆菌表达的阴道毛滴虫(Trichomonas vaginalis)来源的多萜醇磷酸β-葡萄糖基转移酶E(dolichyl-phosphateβ-glucosyltransferase E,Alg5E)进行了研究。结果表明该重组蛋白在体外具有较强的催化活性,可以识别不同链长的脂肪醇,底物中脂肪醇碳链越长其酶促反应进程越快,且对脂肪醇中异戊二烯的支链甲基表现出偏好性。研究还确认了重要的天冬氨酸-任意氨基酸-天冬氨酸(aspartate-anyresidue-aspartate,DXD)基序与二价金属离子的结合是该酶发挥催化功能的关键。上述工作为多萜醇寡糖(dolichol-linked oligosaccharide,DLO)合成途径中葡萄糖基转移酶Alg6、Alg8和Alg10的研究打下了基础。

关键词：葡萄糖基转移酶 N-糖基化多萜醇底物特异性

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