中性海藻糖酶基因缺失对面包酵母耐冷冻性的影响

研究了中性海藻糖酶基因(NTH1和NTH2)对面包酵母耐冷冻性的影响。通过分析中性海藻糖酶基因缺失突变株和亲本菌株(BY6-9α)的生长曲线、生物量、比生长速率、中性海藻糖酶酶活力、胞内海藻糖含量、胞内海藻糖降解速率、冷冻存活率、冷冻前产气量、比发酵力、冷冻后产气量和相对发酵力,结果表明,中性海藻糖酶基因对酵母生物量、比生长速率、胞内海藻糖含量和比发酵力均无显著影响,而相对于亲本菌株(BY6-9α),TL-101(nth1)和TL-201(nth1 nth2)的胞内海藻糖降解速率分别减慢了9.22%和15.60%,冷冻后CO2产生量分别提高了63.04%和65.22%,-20℃冷冻28 d后冷冻存活率分别提高了91.06%和103.01%,冷冻后相对发酵力分别提高了95.95%和116.04%,这充分说明敲除NTH1基因能明显改善酵母菌株的耐冷冻特性,而且酵母的耐冷冻特性与胞内海藻糖降解速率呈负相关。TL-102(nth2)的耐冷冻特性与亲本菌株无显著差异,说明单敲NTH2基因对酵母耐冷冻性无显著影响。     

米根霉F1-ATPase活性降低突变株的筛选研究

本实验采用同步辐射软X射线Nk诱变米根霉,获得一株新霉素抗性突变株NA-2,该菌株F1-ATPase活性降低86.82%,胞内ATP含量下降18.99%,最终菌体浓度为出发菌株的79.22%,发酵周期缩短了12h,葡萄糖平均消耗速度和L-乳酸生产强度分别高出25.17%和32.57%,平均葡萄糖消耗比速(qs)、L-乳酸生成比速(qp)和细胞比生长速率(μ)分别提高86.42%、128.13%和60.0%,但胞内能荷变化不明显。进一步研究发现,突变株糖酵解途径中关键酶磷酸果糖激酶(PEK)、丙酮酸激酶(PK)和磷酸甘油醛激酶(GAPDH)的活性较原始菌株提高了58.34%、23.53%和11.29%,乙醇脱氢酶(ADH)活性降低了32.11%,乳酸脱氢酶(LDH)活性提高了42.27%。结果表明,降低米根霉F1-ATPase活性有效地提高了糖酵解关键酶活性而加速葡萄糖代谢,提高了L-乳酸生产强度。     

细胞膜ATPase活性和膜脂肪酸组成对植物乳杆菌耐酸性的影响

以植物乳杆菌CCFM8661及其酸耐受突变株LPV-30、LPV-48为研究对象,通过考察酸胁迫对其生理应激反应的影响而探索其可能的耐酸机制。研究结果表明:酸胁迫引起H~+-ATPase活性提高,胞内ATP含量降低,植物乳杆菌利用H~+-ATPase,通过消耗胞内ATP,将胞内H~+排出,从而保持胞内pH的动态平衡。与原始菌株相比,突变菌株都保持了较高的H~+-ATPase活性和胞内ATP水平。细胞膜脂肪酸分析表明:酸胁迫引起总饱和脂肪酸含量的减少,不饱和度和单不饱和脂肪酸的含量增加,并且突变菌株保持较高的饱和脂肪酸含量。本研究结果有助于了解植物乳杆菌的酸胁迫抗性机制。     

增强海藻糖胞内积累提高大肠杆菌耐受性与乙醇产率

为提高产乙醇大肠杆菌对发酵底物和乙醇的耐受性,并提高乙醇发酵性能,以大肠杆菌B0013-1031H为出发菌株,对其海藻糖代谢途径进行改造,获得了敲除海藻糖分解途径的突变株JC31和进一步加强海藻糖合成途径的突变株JC41。突变株JC31和JC41较出发菌株都具有更高的海藻糖合成与积累能力,其中JC41的胞内海藻糖含量可达出发菌株的12倍。与出发菌株相比,突变株JC31和JC41对葡萄糖和乙醇胁迫的耐受性显著提高。进一步引入乙醇合成途径,在葡萄糖质量浓度120 g/L的发酵条件下,菌株JC31-PA表现出最优的发酵性能,其最大乙醇产量为50. 6 g/L,较对照菌株提高了5. 42%;乙醇转化率为48. 72 g/100 g葡萄糖,较对照提高了12. 67%,达到理论转化率的95%。     

利用8-AG抗性提高酵母胞内核黄素含量

对几株可食用酵母的胞内核黄素含量、生物量、核酸含量、粗蛋白含量及自溶率等指标进行测定和比较。结果表明:啤酒酵母RY-3胞内核黄素含量达到117.9mg/kg,生物量最高,核酸和粗蛋白含量适中,但生长速率较低。对RY-3进行紫外线诱变处理,用8-AG抗性平板进行筛分,所得突变株RY605胞内核黄素含量提高了79.97%,生长周期缩短了11h。     

优势醋酸菌株的筛选鉴定及乙醇脱氢酶活性研究

为满足苹果醋液态深层发酵的需要,从果渣、泥土中选育出生长良好、遗传稳定的较优醋酸菌株,实现高效率、高产量的苹果醋中试生产。经初筛、复筛、产酸试验、遗传稳定性试验、生理生化试验和16S rDNA序列分析鉴定,优选菌株Y010鉴定为巴氏醋酸杆菌（Acetobacter pasteurianus）。进一步研究该菌株在苹果醋发酵过程中乙醇脱氢酶（ADH）活性与产酸量、产酸速率的关系。结果表明：该菌株在醋酸发酵48 h时酶活较高,达到4.62 U/mL,产酸速率最大达到0.51 g/（L·h）,发酵120 h总酸含量最高达到53.12 g/L,其ADH酶活与产酸速率变化趋势一致。     

巴氏醋酸杆菌AS1.41产醋酸关键酶研究

巴氏醋酸杆菌（Acetobacer pasteurianus）将乙醇氧化成醋酸的关键酶是乙醇脱氢酶（ADH）和乙醛脱氢酶（ALDH）。在不同初始乙醇含量条件下,ADH和ALDH的酶活呈现动态变化,乙醇含量为4%时,ADH和ALDH的酶活达到最大,分别为7.43 U/mg和7.18 U/mg。同时,酶活与产酸速率呈现出较高一致性：酶活越高,产酸速率越快。发酵温度为32 ℃时,菌体生长最为活跃,酶活最大,产酸最快;加入0.5%的乙酸后,ADH和ALDH的酶活分别由8.12 U/mg和7.06 U/mg提高到了9.43 U/mg和8.52 U/mg,产酸速率也得到相应提升。ALDH对乙醇、乙酸、温度的稳定性均高于ADH。     

基于16SrDNA的醋酸菌筛选及其发酵特性

醋酸菌是影响纯种液态酿醋效率的关键因素。为获得高质量浓度醋酸生产菌,本研究将常规筛选方法与分子生物学技术相结合进行优良醋酸菌的筛选。采用高质量浓度酒精和醋酸培养基富集,挑取醋酸菌膜初步分离目的菌;借助生理生化特征与16S rDNA保守序列分析方法鉴定并获得一株产酸高的巴氏醋酸杆菌JST-S(Acetobacter pasteurianus JST-S,BJST-S);在与沪酿1.01(Acetobacter pasteurianus HN 1.01)进行发酵特性对比研究时发现,BJST-S在生长速率、产酸速率及耐醇和耐酸等方面均优于沪酿1.01;半连续发酵3批次BJST-S的产酸量维持在58.10~59.68 g/L,发酵强度维持在1.21~1.24 g/(L·h),说明该菌产酸特性稳定。研究结果可为醋酸工业化生产以及优良菌株的选育提供一定的理论参考。     

米根霉产L-乳酸耐温菌株的60Co-γ射线诱变选育

目前产L-乳酸的米根霉菌株的最适发酵温度为32℃,该温度较低,不利于产物分离且易染杂菌。以米根霉As3.819为出发菌株,采用60Co-γ射线进行诱变处理,以正突变率为指标,诱变剂量为400Gy,通过筛选得到耐38℃高温的5号突变株mut-5,经连续传代7次,遗传性状稳定。与出发菌株相比,发酵72h后,mut-5突变株发酵液中的乳酸含量提高了24.15%,乙醇含量降低了9.27%。乳酸脱氢酶(LDH)比活力提高了39.41%,乙醇脱氢酶(ADH)比活力有所下降,而对还原糖的利用速率以及生物量的积累均高于出发菌株。     

强化供氧对巴氏醋杆菌醋酸发酵及胞内ATP浓度的影响

溶氧对巴氏醋杆菌醋酸发酵有显著影响,但是目前溶氧对醋酸发酵影响的机理尚不十分清楚,文章通过提高搅拌转速,探讨强化供氧对巴氏醋杆菌醋酸发酵影响的机理。研究结果显示:搅拌转速从500r/min增加到700r/min后,胞内ATP浓度提高了302%;乙醇氧化偶联呼吸链产能途径关键酶ADH,ALDH和ATPase酶活性分别提高了40%,60%和56%。当发酵28h时,转速700r/min与500r/min相比菌体浓度提高了37%,产酸量提高了150%,单位菌体产酸提高了84%。由此可知,巴氏醋杆菌菌体生长和醋化乙醇过程中需要消耗大量的溶氧,尤其在16~28h产酸高峰期对溶氧的消耗更大。提高搅拌转速强化供氧可显著提高巴氏醋杆菌乙醇氧化偶联呼吸链产能途径关键酶的活性,强化乙醇氧化产酸和乙醇呼吸链途径产能,为巴氏醋杆菌菌体生长和产酸提供更多的能量,满足菌体快速生长和适应高酸生存环境对能量的需求,提高菌体对醋酸的耐受性,从而提高菌体浓度和产酸速率。