氨水流加用于粪产碱杆菌热凝胶发酵

热凝胶是粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)在氮源限制条件下生成的水不溶性胞外多糖,分泌到胞外后就附着在菌体外壁,因此在细胞生长期提高生物量对促进热凝胶合成有重要意义。热凝胶分批发酵时, 起始NH4Cl浓度提高到3.6 g/L时能促进菌体生长和热凝胶合成,但是过量NH4Cl会抑制热凝胶合成,且生物量提高不是很明显。为了进一步提高菌体浓度, 在菌体生长期, 氨水取代NaOH溶液进行流加控制pH为7.0, 随后又用2 mol/L NaOH控制pH 5.6。实验表明, 氨水流加使菌体浓度大大提高,流加24 h使菌体浓度达到18.8 g/L。但是菌体浓度过高也会抑制热凝胶的合成,在氨水流加14 h时,菌体浓度在11.9 g/L左右, 热凝胶产量最高（72 g/L）。     

氨水流加用于粪产碱杆菌热凝胶发酵

热凝胶是粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)在氮源限制条件下生成的水不溶性胞外多糖,分泌到胞外后就附着在菌体外壁,因此在细胞生长期提高生物量对促进热凝胶合成有重要意义。热凝胶分批发酵时, 起始NH4Cl浓度提高到3.6 g/L时能促进菌体生长和热凝胶合成,但是过量NH4Cl会抑制热凝胶合成,且生物量提高不是很明显。为了进一步提高菌体浓度, 在菌体生长期, 氨水取代NaOH溶液进行流加控制pH为7.0, 随后又用2 mol/L NaOH控制pH 5.6。实验表明, 氨水流加使菌体浓度大大提高,流加24 h使菌体浓度达到18.8 g/L。但是菌体浓度过高也会抑制热凝胶的合成,在氨水流加14 h时,菌体浓度在11.9 g/L左右, 热凝胶产量最高（72 g/L）。     

氮源NH4Cl浓度对粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的影响

研究了利用粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)发酵生产热凝胶的发酵条件,氮源是菌体生长的限制性底物,单纯地提高初始底物(氮源)浓度并不一定能促进细菌的生长和产物的合成.在分批发酵过程中,底物消耗导致培养环境pH的改变也是影响细菌进一步生长和产物合成的重要因素.通过增加培养基中初始氯化铵的浓度并同时控制发酵过程的pH条件,得到了较高的菌体浓度,热凝胶的合成水平也得到了显提高.当培养基中NH4Cl浓度提高到3.6g/L时,菌体浓度达到7.2g/L,热凝胶合成的产量可达30.5g/L,比原来NH4Cl浓度为1.1g/L时提高了51.7%.提高菌体浓度意味着需要提高溶氧水平来满足细菌的生长和代谢.初始氮源NH4Cl浓度的增加虽然能使菌体浓度得到提高,但发酵过程对溶氧的需求也相应增加,需要提高搅拌转速和通风以增加供氧水平.但高搅拌速率产生的高剪切力对热凝胶的凝胶性能将产生破坏作用,因此在发酵过程中需要综合考虑细菌培养密度对合成热凝胶产量和质量的影响.     

氮源NH4Cl浓度对粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的影响

研究了利用粪产碱杆菌 (Alcaligenesfaecalis)发酵生产热凝胶的发酵条件 ,氮源是菌体生长的限制性底物 ,单纯地提高初始底物 (氮源 )浓度并不一定能促进细菌的生长和产物的合成。在分批发酵过程中 ,底物消耗导致培养环境pH的改变也是影响细菌进一步生长和产物合成的重要因素。通过增加培养基中初始氯化铵的浓度并同时控制发酵过程的pH条件 ,得到了较高的菌体浓度 ,热凝胶的合成水平也得到了显著提高。当培养基中NH₄Cl浓度提高到3.6g/L时 ,菌体浓度达到72g/L ,热凝胶合成的产量可达 30.5g L ,比原来NH₄Cl浓度为11g L时提高了51.7%。提高菌体浓度意味着需要提高溶氧水平来满足细菌的生长和代谢。初始氮源NH₄Cl浓度的增加虽然能使菌体浓度得到提高 ,但发酵过程对溶氧的需求也相应增加 ,需要提高搅拌转速和通风以增加供氧水平。但高搅拌速率产生的高剪切力对热凝胶的凝胶性能将产生破坏作用 ,因此在发酵过程中需要综合考虑细菌培养密度对合成热凝胶产量和质量的影响。     

低聚磷酸盐促进cAMP发酵合成的全局转录组分析

目的：以节杆菌Arthrobacter sp. CCTCC 2013431为研究对象,探究低聚磷酸盐作为能量供体促进环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)发酵合成的作用机理。方法：在7 L发酵罐中添加低聚磷酸盐,对发酵性能、转录组学、关键酶活性以及重要代谢物水平进行分析,揭示低聚磷酸盐促进cAMP发酵合成的机理。结果：发酵24 h添加2 g/L六偏磷酸钠,cAMP产量显著提高,达到3.64 g/L,与对照组相比提高了33.82%。转录组数据分析表明,由于六偏磷酸钠的添加,227个基因表达量显著上调,265个基因表达量显著下调;磷酸戊糖途径和cAMP合成途径中多数酶编码基因的转录水平,电子传递链中复合体Ⅲ、复合体IV和F₀F₁-ATP酶以及聚磷酸盐激酶编码基因的转录水平,硫氧还蛋白、过氧化氢酶及CLP蛋白酶等编码基因的转录水平均显著提高。此外,对丙酮酸激酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶、腺苷琥珀酸合成酶、腺苷酸环化酶、过氧化氢酶、聚磷酸盐激酶活性以及胞内活性氧、ATP和NADPH等进行测定,进一步证明了转...     

固定化嗜热脂肪芽孢杆菌合成低聚半乳糖

利用海藻酸钙、明胶和壳聚糖为固定化载体包埋嗜热脂肪芽孢杆菌细胞合成低聚半乳糖 (GOS)。通过比较三种方法的酶活力回收、最适反应条件、GOS的得率和和载体机械强度 ,选择明胶作为固定化细胞的载体。反应体系的温度、pH、乳糖浓度、乳糖的转化率和载体的传质阻力对GOS合成有明显影响。在CSTR反应器中水解 60 %乳糖 ,GOS最大得率为31 2 % ,经过 96h( 8批反应 ) ,产物得率为原来的 88%。在空速 0 0 9h- 1条件下 ,利用填充床反应器连续水解乳糖 ,GOS的得率和反应器生产能力分别为 31 5%和 1 7 4g (L·h) ,连续反应1 40h,GOS得率下降 2 0 %。产物经过活性炭柱层柱分离纯化 ,通过13C NMR鉴定四糖的化学结构为 β D Gal ( 1→ 3) D Gal ( 1→ 6) D G ( 1→ 4) D Glu。     

低聚磷酸盐与次黄嘌呤偶合添加提高环磷酸腺苷发酵性能

环磷酸腺苷(cAMP)在微生物细胞内由ATP直接环化形成,而ATP的合成需要能量与前体的持续供应。通过添加次黄嘌呤激活补救途径,促进了cAMP的合成,与对照批次相比生产效率提高了39. 1%,但发酵进行至51h产物不再生成,而且产量未能得到提高。偶合添加次黄嘌呤和2g/L-broth六聚偏磷酸钠发酵批次的cAMP产量达到7. 24g/L,比单独添加次黄嘌呤和六聚偏磷酸钠的批次产量分别提高了125. 5%和93. 5%,生产效率也显著提高,达到了0. 101g/(L·h)。六聚偏磷酸钠和次黄嘌呤偶合添加工艺将低聚磷酸盐和补救途径的优势相结合,有效促进了cAMP合成与积累。     

葡萄糖和麦芽糖碳源底物对粪产碱杆菌合成凝胶多糖的胞内代谢流影响*

麦芽糖和葡萄糖对粪产碱杆菌发酵合成凝胶多糖有着显著的影响,为了详细分析两种底物对凝胶多糖合成的影响机制,利用恒化培养实验及稳态碳平衡代谢分析,研究发现在稀释速率为0.1h^-1时,利用麦芽糖和葡萄糖为碳源底物的条件下粪产碱杆菌的微观代谢途径通量有较大的差异。以麦芽糖为底物时凝胶多糖的摩尔得率为53.8%,比葡萄糖为碳源时的摩尔得率(36.9%)高出了45.8%以上。同时以麦芽糖为碳源时HMP途径的绝对代谢通量比葡萄糖时的通量提升了40%以上。这条途径通量的增加,提升了NADPH还原力供给速率,促进了依赖于还原力NADPH的凝胶多糖合成途径通量,提升了碳源底物向产物的摩尔转化速率。而且代谢流分析结果显示ED途径通量和能量提供也是影响粪产碱杆菌凝胶多糖合成效率的关键因素。麦芽糖作为碳源底物过程中维持的较低的残留葡萄糖浓度解除了高葡萄糖浓度条件下对凝胶多糖合成的抑制,能够实现更高通量的ATP能量提供效率,更加促进了凝胶多糖合成通量。     

体外法探究猪空肠和回肠黏膜微生物对低聚半乳糖和低聚甘露糖的发酵特性

【背景】小肠黏膜微生物是肠道菌群的重要组成部分,大量研究表明日粮添加低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides,GOS）和低聚甘露糖（manno-oligosaccharides,MOS）能够调控猪的大肠菌群结构,但关于其调控小肠黏膜微生物的研究较少。【目的】通过体外发酵法探究猪空肠黏膜和回肠黏膜微生物发酵GOS和MOS的规律。【方法】以生长猪的空肠黏膜微生物和回肠黏膜微生物作为接种物,以GOS和MOS作为底物进行厌氧发酵,在发酵0、6、12、24 h时采样测定总菌数量、pH、氨态氮（ammonia nitrogen,NH₃-N）、菌体蛋白（microbial crude protein,MCP）和有机酸,在24 h收集微生物提取DNA进行细菌定量分析。【结果】在24 h时,回肠黏膜组的NH₃-N浓度显著低于空肠黏膜组,而MCP浓度显著高于空肠黏膜组（P<0.05）。在发酵的前6 h各组pH无明显变化,有机酸积累较少。在12 h时,MOS组的乳酸、乙酸、丁酸和总短链脂肪酸产量显著高于GOS组（P<0.05）,此时只有回肠黏膜组有少量丙酸产生。在24 h时,MOS回肠黏膜组乳酸产量最高而pH值最低（P<0.05）。相较于MOS组,GOS组显著提高了丙酸的产量（P<0.05）。相较于GOS组,MOS组显著提高了乙酸的产量,在空肠黏膜组中显著提高了丁酸和总短链脂肪酸的产量（P<0.05）。定量结果表明,在24 h时,各处理组的厚壁菌门数量都接近总菌数量,属于优势菌门。相较于MOS组,GOS组显著提高了拟杆菌门、链球菌属、韦荣氏球菌属和普拉梭菌细菌的数量,提高了空肠黏膜组中Clostridium cluster IV和回肠黏膜组中Clostridium cluster XIVa的数量（P<0.05）。相较于GOS组,MOS组显著提高了大肠杆菌和乳酸杆菌属的数量,提高了回肠黏膜组中罗氏菌属的数量（P<0.05）。【结论】猪小肠黏膜微生物对GOS和MOS具有不同的发酵模式,主要表现在有机酸的产生和促进细菌的增殖方面。GOS具有产丙酸优势,提高了拟杆菌门和韦荣氏球菌属的数量;MOS促进了乙酸的产生,提高了大肠杆菌和乳酸杆菌的数量。     

溶氧影响土壤杆菌ATCC 31749发酵生产热凝胶的蛋白质组学

摘要:【目的】土壤杆菌(Agrobacterium sp.)ATCC 31749在氮源限制条件下生物合成热凝胶是一个专性好氧过程,在微氧和缺氧条件下,热凝胶的合成受到严重限制。为探寻溶氧影响微生物多糖合成的代谢途径和调控机制,本研究比较了不同溶氧条件下(75%,50%,25%,5%)土壤杆菌发酵生产热凝胶的蛋白质组差异。【方法】利用蛋白质二维电泳技术,分离出不同溶氧水平下土壤杆菌显著表达差异的胞内蛋白,利用质谱MALDI-TOF/TOF鉴定二维电泳表达差异蛋白点,并分析热凝胶合成过程中溶氧对相关蛋白表达的影响。【结果】在4个溶氧水平下成功鉴定出15个显著差异蛋白,主要参与多糖合成、脂肪酸合成、氨基酸合成等途径。其中葡萄糖磷酸变位酶和乳清苷5-磷酸脱羧酶直接参与调控热凝胶合成。【结论】溶氧可显著影响与热凝胶合成途径相关蛋白的表达,高溶氧水平可增加热凝胶前体物质UDP-葡萄糖的积累,使更多的UDP-葡萄糖用来合成热凝胶。     

pH控制对热凝胶发酵的影响

热凝胶 (Ｃｕｒｄｌａｎ)是一种直链结构的 β 1,3 葡聚糖 ,由Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｆａｅｃａｌｉｓｖａｒ.ｍｙｘｏｇｅｎｅｓ发酵生产而来 ,是一种新型的微生物胞外多糖[1 ] ,其分子量在 5 0万左右。热凝胶在中性条件下不溶于水 ,但能溶于碱溶液中。加热含有热凝胶的水浊液可形成两种类型的凝胶 ,一种是弹性较低的类似琼脂的可逆胶 ;另外一种是凝胶强度大、弹性好的热不可逆胶。由于热凝胶具有独特的热成胶性能 ,在食品工业 ,特别是高温制作的食品领域具有广阔的应用前景。热凝胶的胶体可以包容和控制药物的扩散 ,所以可以用来作为药物…     

不同的底物流加方式对Alcaligenes faecalis发酵生产热凝胶的影响

目的：研究了在不同阶段、不同的底物流加方式及底物浓度对菌体生长和热凝胶合成的影响,并对粪产碱杆菌WX—C12（Alcaligenes faecalis）发酵生产热凝胶的补料工艺进行了优化。方法：15L发酵罐发酵生产热凝胶,改变培养基中氮源、碳源浓度及流加方式,测定残氮、残糖、菌体浓度及热凝胶产量的变化,确定较优的补料工艺。结果：在菌体生长阶段用氨水控制pH在7．0,可使培养基中氮源浓度维持相对稳定状态,且NH,a初始浓度较低（O．5gtL）更适合菌体生长;热凝胶合成阶段采用葡萄糖连续流加优于间歇补加培养。菌体浓度为11．9g／L时,热凝胶产量最高（72g／L）,产物得率Vp／s为78．8％;当菌体浓度再增加时,热凝胶产量反而下降。结论：确定了粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的较优工艺条件,热凝胶产量最高为72g／L,比分批发酵28g/L增加了157％。     

Production of a New Acidic Polysaccharide,Succinoglucan by Alcaligenes faecalis var. myxogenes

A slimy non-spore-forming bacterium strain 10C3 isolated from soil was motile with peritrichous flagella and named Alcaligenes faecalis var. myxogenes. Studies were made on the conditions necessary for maximal production of a new acidic succinoglucan polysaccharide by this strain in shaken cultures. Much production was observed with sucrose, glucose, xylose, galactose, cellobiose, maltose, fructose, mannose and rhamnose. The yield was greatest with sucrose and decreased in order with the above sugars from about 36 to 23 per cent. The most suitable medium contained 4 per cent sugar, 0.5 per cent yeast extract and one per cent calcium carbonate in tap water. The optimum temperature was 28°C.     

Production of a Firm,Resilient Gel-forming Polysaccharide by a Mutant of Alcaligenes faecalis var. myxogenes 10C3

Isolation and purification procedures of yeast pro-proteinase C are described. In order to obtain a good yield of the proenzyme, it was necessary to repeat the inactivating treatment of coexisting yeast proteinase A and to perform purification procedures as rapidly as possible at low temperature. The purified protein was homogeneous with respect to chromatographic, electrophoretic and sedimentation criteria. The proenzyme possessed no inherent activity for acetyl-l-tyrosine ethylester but a slight activation seemed to occur during the activity assay. The molecular weight of the proenzyme was 79,200 as determined by the sedimentation and diffusion methods. Its other physicochemical properties were compared with those of proteinase C. The proenzyme as well as proteinase C was shown to be a glycoprotein which contains 8~12% true sugars.     

Studies on the Reaction Conditions of DOPA Production with Alcaligenes faecalis.

The effects of several factors on the enzymatic production of 3,4-dihydroxyphenyl-l-alanine (DOPA) and 3,4-dimethoxyphenyl-l-alanine (DMPA) by transamination reaction were investigated using wet cells of Alcaligenes faecalis IAM 1015. In addition, some experiments for the cultural conditions for transaminase production were performed. DOPA and DMPA were obtained in 80 and 90% yields, respectively, using the mixture of l-glutamate and l-aspartate as amino donors. Accumulation of DMPA in the culture under the growing state of the bacteria was also confirmed.     

Rheological Properties of Succinoglucan 10C3 from Alcaligenes faecalis var. myxogenes

The H-, Na- and Ca-forms of succinoglucan 10C3 form homogenous dispersions in water. The viscosities of 1% aqueous dispersion of the H- and Ca-forms were 1560 and 2500 centipoises respectively at 30°C. The viscosity of the Na-form, which is extremely low, was increased greatly by an addition of many inorganic salts and especially the Fe³⁺ and Al³⁺ iones. The viscosity of the Ca-form did not change by the presence of sodium chloride or calcium chloride.

The viscosities of Ca-form, and Na-form in the presence of 1% sodium chloride became near zero at 65.5 °C and 69.5°C, respectively. When the dispersions were kept at 70°C or 90°C for ten minutes, the viscosities of the H-form, the Na-form, and the Ca-form in the presence of sodium chloride increased greatly. The viscosity of the Ca-form and that of the Na-form in the presence of 1% sodium chloride were essentially independent of pH.