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四氢嘧啶生物合成及其关键酶生化特性研究进展

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生物工程学报 2024年第6期40卷 1620-1643页

作者：许慧娴陈永涛黄建忠陶勇柯崇榕杨欣伟福建师范大学生命科学学院工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心工业微生物教育部工程研究中心福建福州350108 中国科学院微生物研究所中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室北京100101

相容性溶质是微生物分泌的一类高水溶性有机渗透物,以适应高盐度和高渗透压等极端环境。四氢嘧啶(ectoine)作为一种重要的相容性溶质,对核酸、蛋白、生物膜以及细胞具有修复和保护作用,广泛应用于化妆品、生物制剂、酶工业和医疗等领域... 详细信息

相容性溶质是微生物分泌的一类高水溶性有机渗透物,以适应高盐度和高渗透压等极端环境。四氢嘧啶(ectoine)作为一种重要的相容性溶质,对核酸、蛋白、生物膜以及细胞具有修复和保护作用,广泛应用于化妆品、生物制剂、酶工业和医疗等领域,每公斤市场售价约为1000美元,全球每年需求量高达1.5万t。嗜盐菌是四氢嘧啶天然合成的微生物来源,但其需在高盐培养基中生长,工业化生产存在设备腐蚀以及成本高昂等问题。随着功能基因组学、系统生物学和合成生物学的快速发展,利用代谢工程等手段构建四氢嘧啶高产细胞工厂成为当前重要的研究方向,工程化大肠杆菌的四氢嘧啶最高产量已达131.8g/L,产率为1.37g/(L·h)。本文主要围绕四氢嘧啶的合成途径、关键酶的生化特性以及四氢嘧啶生物合成等方面进行综述,以期阐明其研究现状并为四氢嘧啶的工业生产提供思路和方向。

关键词：四氢嘧啶相容性溶质生物合成代谢工程

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吡咯喹啉醌合成及生产工艺研究进展

微生物学报 2024年第4期64卷 999-1018页

作者：刘东方黄建忠陶勇杨欣伟柯崇榕福建师范大学生命科学学院、工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心、工业微生物教育部工程中心福建福州350108 中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程重点实验室北京100101

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)是继烟酰胺和核黄素之后发现的第三类氧化还原酶辅因子,普遍存在于生物体中参与呼吸链电子传递,具有促进线粒体产生、清除自由基、增强细胞代谢和预防心肌损伤等生理功能,在医药、食品和农业... 详细信息

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)是继烟酰胺和核黄素之后发现的第三类氧化还原酶辅因子,普遍存在于生物体中参与呼吸链电子传递,具有促进线粒体产生、清除自由基、增强细胞代谢和预防心肌损伤等生理功能,在医药、食品和农业领域具有广泛的应用前景。微生物发酵法是PQQ生产的主要方式,解析PQQ生物合成途径及其调控机制,通过代谢工程选育短周期、高产量的生产菌是PQQ工业化的研究方向之一。本文综述了PQQ的合成途径、高产菌株选育以及微生物发酵生产与分离纯化的研发工作,为深入阐释PQQ的生物合成机制和工业化生产菌株的选育提供参考。

关键词：吡咯喹啉醌合成途径菌株选育代谢调控分离纯化

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产叶酸菌株的筛选及产量的优化

中国食品学报 2024年第5期24卷 202-213页

作者：季亚栋李先平乔为仓王琦刘璐赵军英张春枝陈历俊大连工业大学生物工程学院辽宁大连116000 北京三元食品股份有限公司国家母婴乳品健康工程技术研究中心北京市乳品工程技术研究中心母乳研究技术创新中心北京100163 桂林理工大学国家母婴乳品健康工程技术研究中心南亚分中心广西桂林541006

本研究分别从母乳、婴儿粪便、乳制品和酸肉中筛选叶酸生产菌株,并通过培养基优化、代谢途径研究等方法提高叶酸的产量。结果表明,在39株产叶酸菌株中得到4株高产菌株,分别为鼠李糖乳杆菌B2-14(39.56 ng/mL)、双歧杆菌D020(32.56 ng/mL... 详细信息

本研究分别从母乳、婴儿粪便、乳制品和酸肉中筛选叶酸生产菌株,并通过培养基优化、代谢途径研究等方法提高叶酸的产量。结果表明,在39株产叶酸菌株中得到4株高产菌株,分别为鼠李糖乳杆菌B2-14(39.56 ng/mL)、双歧杆菌D020(32.56 ng/mL)、罗伊氏乳杆菌B1-28(60.72 ng/mL)、格式乳杆菌F020(61.22 ng/mL)。通过优化培养基条件,叶酸产量可提高50%~70%。在经过条件优化的牛乳培养基中培养,叶酸产量可提高6~10倍。其中,菌株B1-28在牛乳培养基培养后产量达910 ng/mL。分析产叶酸路径的一些指标及相关代谢基因,探究叶酸合成途径指标的变化及其机理,从而研制出有利于人群叶酸摄入的乳制品。

关键词：叶酸菌株筛选牛乳培养基优化罗伊氏乳杆菌

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橄榄酸的生物合成

中国生物工程杂志 2024年第5期44卷 108-117页

作者：赵明月王思颖柯崇榕黄建忠杨欣伟福建师范大学生命科学学院、工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心、工业微生物教育部工程中心福州350108

橄榄酸(olivetolic acid,OLA),属于单芳香族化合物,是一种经由橄榄醇合成酶(olivetol synthase,OLS)和橄榄酸环化酶(olivetolic acid cyclase,OAC)协同催化的次生代谢产物。OLA具有抗菌、抗细胞毒性、抗惊厥和光保护等药理特性。此外,OL... 详细信息

橄榄酸(olivetolic acid,OLA),属于单芳香族化合物,是一种经由橄榄醇合成酶(olivetol synthase,OLS)和橄榄酸环化酶(olivetolic acid cyclase,OAC)协同催化的次生代谢产物。OLA具有抗菌、抗细胞毒性、抗惊厥和光保护等药理特性。此外,OLA还是大麻素生物合成的关键前体,为大麻素提供聚酮核部分。随着对OLA应用价值的深度挖掘及在医药工业的需求增加,实现其规模化生产迫在眉睫。生物合成法因其反应条件温和可控、绿色、可循环等优点,成为合成OLA的首选方法。通过综述OLA生物合成途径和关键酶的作用机制,讨论OLA生物合成策略的研究进展,旨在探索利用合成生物学技术生产OLA的潜力,为OLA的规模化生产提供理论依据。

关键词：橄榄酸橄榄醇合成酶橄榄酸环化酶作用机制生物合成

维生素B_(6)的生理活性与合成的研究进展

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中国生物工程杂志 2024年第4期44卷 88-101页

作者：周楚然王美玲黄建忠柯崇榕杨欣伟福建师范大学生命科学学院工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心工业微生物教育部工程中心福州350108

维生素B_(6)(vitamin B_(6),VB_(6))属于水溶性维生素,由六种可相互转换的吡啶类化合物组成:吡哆醇(pyridoxine,PN)、吡哆醛(pyridoxal,PL)、吡哆胺(pyridoxamine,PM)、磷酸吡哆醛(pyridoxal 5′-phosphate,PLP)、磷酸吡哆醇(pyridoxine 5′-phosphate,PNP)和磷酸吡哆胺(pyridoxamine 5′-phosphate,PMP)。其中,PLP是VB_(6)的生物活性形式,为180多种酶的辅因子。VB_(6)具有抗炎、抗氧化、神经调节和抗肿瘤等多种生理功能,是重要的营养化学品。吡哆醇盐酸盐(PN·HCl)利用昂贵且有毒的化学物质通过噁唑法完全合成,是VB_(6)目前最常见的商业形式。与化学合成相比,VB_(6)的生物合成在无毒性、高纯度和可持续性等方面具有显著优势。目前利用微生物细胞工厂高水平生产VB_(6)的尝试还处于起步阶段,随着对VB_(6)生物合成的代谢途径、关键酶和稳态调控的深入研究,生物合成的VB_(6)产量将会逐步提高,有望从根本上取代化学合成。对VB_(6)的生理功能、化学合成和生物合成进行总结,重点介绍生物合成中涉及的代谢途径与稳态调控,提出开发VB_(6)高产菌株的相关策略,以期为VB_(6)的高效生物合成提供参考。

关键词：维生素B_(6) 磷酸吡哆醛化学合成生物合成稳态调控

果胶与多酚相互作用机制及其对食品加工特性影响的研究进展

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食品工业科技 2024年第1期45卷 378-386页

作者：张璇赵文高哲李美娇吴梦颖周茜河北农业大学食品科技学院河北保定071000 河北省农产品加工工程技术研究中心河北保定071000

果胶和多酚共存于植物性食品体系中。除天然存在的果胶-多酚复合物外,在受到加热、高压、干燥等外力作用的食品加工过程中,两者会快速且自发地进行相互作用。果胶与多酚之间的相互作用会影响食品的理化性质和功能特性。本文总结了果胶... 详细信息

果胶和多酚共存于植物性食品体系中。除天然存在的果胶-多酚复合物外,在受到加热、高压、干燥等外力作用的食品加工过程中,两者会快速且自发地进行相互作用。果胶与多酚之间的相互作用会影响食品的理化性质和功能特性。本文总结了果胶与多酚相互作用的机制、内部和外部多重影响因素、主要的研究方法并结合Langmuir和Freundlich常见的等温吸附模型对果胶与多酚之间的吸附行为进行描述和定量表征。此外还探讨了两者相互作用对食品加工特性及多酚生物可利用性的影响,分析了该领域的研究方向和发展趋势。

关键词：果胶多酚相互作用等温吸附模型生物可利用性

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银耳多糖的结构、功能性及应用研究进展

食品工业科技 2024年第4期45卷 362-370页

作者：许欢怡李泉岑郑明锋刘斌吕峰曾峰福建农林大学食品科学学院福建福州350002 福建省亚热带果蔬加工工程技术研究中心福建福州350002 国家菌草工程技术研究中心福建福州350002

银耳富含营养素,银耳多糖是其中最主要的功能活性成分,具有多种生物活性。银耳多糖的制备方法多样,对于其结构的研究多集中在分子量、单糖组分和糖苷键类型等方面。本文综述了银耳多糖的制备、结构和抗氧化、抗肿瘤、调节免疫、改善记... 详细信息

银耳富含营养素,银耳多糖是其中最主要的功能活性成分,具有多种生物活性。银耳多糖的制备方法多样,对于其结构的研究多集中在分子量、单糖组分和糖苷键类型等方面。本文综述了银耳多糖的制备、结构和抗氧化、抗肿瘤、调节免疫、改善记忆、抗炎、降血糖和降血脂等生物活性及其在食品、化妆品和医药方面的开发应用。未来需要优化银耳多糖的制备技术,结合现代分析技术解析银耳多糖的高级结构,对银耳多糖的功能及作用机理进行深入的研究,以期为银耳的精深加工与产品研发提供理论参考。

关键词：银耳多糖结构分子量功能性构效关系

LED光质影响微藻生长和代谢产物积累的研究进展

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食品与发酵工业 2024年第2期50卷 321-328页

作者：孙建瑞姚琳琳李菁岚尤芳芳原江锋王大红河南科技大学食品与生物工程学院、河南省食品微生物工程技术研究中心河南洛阳471000 洛阳海关河南洛阳471000

光质是影响微藻生理代谢的重要环境因子之一,它会影响微藻的生长发育、光合作用及代谢产物的积累等。发光二极管(light emitting diode,LED)作为一种新型冷光源,因具有能耗低、稳定性强、颜色多变、安全环保等优点而被广泛应用,且能按... 详细信息

光质是影响微藻生理代谢的重要环境因子之一,它会影响微藻的生长发育、光合作用及代谢产物的积累等。发光二极管(light emitting diode,LED)作为一种新型冷光源,因具有能耗低、稳定性强、颜色多变、安全环保等优点而被广泛应用,且能按需求获得单色光与复合光谱,是一种非常适合于微藻培养的人工光源。已经有越来越多的研究者和企业关注LED光质在调节微藻生长和代谢产物积累方面的优势。该文对现有文献进行整理,重点综述了LED不同光质对微藻生长及代谢产物积累的影响。在LED单色光(红光、蓝光、绿光、黄光和橙光)中以红光和蓝光对不同类群微藻生物量和代谢产物积累的提升最为显著;而LED混合光,特别是红蓝光往往比单色光更能增加微藻生物量和代谢产物的积累。然而,微藻的光合作用、生长及代谢产物积累的最佳光质在不同类群和同一物种的不同藻株中通常有很大差异。未来,LED光质在微藻生产中的应用应该着重从光质影响微藻代谢产物积累的分子机制、开发新型高效LED光源、开发基于LED光质调节的高效光生物反应器、LED光质应用于微藻大规模培养等几个方面开展。

关键词：微藻光质发光二极管脂质蛋白质碳水化合物类胡萝卜素

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橄榄酸的生物合成与研究进展

中国生物工程杂志 2024年

作者：赵明月王思颖柯崇榕黄建忠杨欣伟福建师范大学生命科学学院工业微生物发酵技术国家地方联合工程研究中心工业微生物教育部工程中心

橄榄酸(Olivetolic acid， OLA)，属于单芳香族化合物，是一种经由橄榄醇合成酶(Olivetol synthase， OLS)和橄榄酸环化酶(Olivetolic acid cyclase， OAC)协同催化的次生代谢产物。OLA具有抗菌、细胞毒性、抗惊厥和光保护等药理特性。... 详细信息

橄榄酸(Olivetolic acid， OLA)，属于单芳香族化合物，是一种经由橄榄醇合成酶(Olivetol synthase， OLS)和橄榄酸环化酶(Olivetolic acid cyclase， OAC)协同催化的次生代谢产物。OLA具有抗菌、细胞毒性、抗惊厥和光保护等药理特性。此外，OLA还是大麻素生物合成的关键前体，为大麻素提供聚酮核部分。随着对OLA应用价值的深度挖掘及在医药工业的需求增加，实现其规模化生产迫在眉睫。生物合成法因其反应条件温和可控、绿色、可循环等优点，成为合成OLA的首选方法。通过综述OLA生物合成途径和关键酶的作用机制，讨论OLA生物合成策略的研究进展，旨在探索利用合成生物学技术生产OLA的潜力，为OLA的规模化生产提供理论依据。

关键词：橄榄酸橄榄醇合成酶橄榄酸环化酶作用机制生物合成