高产2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮(DMHF)酵母菌株的选育

从酒曲中筛选到1株高产2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮(DMHF)的酵母菌株(SX-21).高浓度NaCl和外源添加1,6-二磷酸果糖有利SX-21菌合成DMHF,其产量为100mg/L,达到文献报道的最高产量.经NTG诱变,筛选到1株突变株(NTG-SX-103),其产量提高到320 mg/L.SX-21菌株经18S rRNA鉴定为季也蒙毕氏酵母.     

重组大肠杆菌双相体系合成(R)-2-羟基-3-苯基丙酸

在水/正己烷双相体系中,利用重组大肠杆菌全细胞催化苯丙酮酸(PPA)提高(R)-2-羟基-3-苯基丙酸(PLA)的产量。研究了双相体系中正己烷的体积分数、转化温度、转速、底物浓度和菌体量对PLA产量的影响。结果表明:最优转化条件为正己烷体积分数为40%;转化温度为40℃;转化转速为300 r/min;底物浓度为15 g/L;湿菌体浓度为15 g/L。在此条件下进行全细胞转化,PLA的产率为(7.25±0.08)g/(L·h)。分批补加底物,生成PLA的单位时间产量为(8.77±0.13)g/(L·h)。     

4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮对单增李斯特菌AI-2类群体感应的干扰效应

利用群体感应抑制剂靶向干扰病源菌已成为有效控制致病性危害的突破口。本研究通过测定菌体浓度、哈氏弧菌BB170报告菌的发光值,研究不同浓度4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)呋喃酮(DMHF)作用下单增李斯特菌(L.m)的生长与信号分子AI-2活性;通过半固体穿刺法、结晶紫法及溶血平板法检测L.m的动力、生物膜及溶血性,来评价DMHF对L.m AI-2类QS的干扰效应。结果表明,≤ 200 μg/mL的DMHF能推迟L.m的生长,且明显抑制了L.m AI-2的活性,实验组的AI-2活性值均低于阴性对照组的40%,由此可判定DMHF是AI-2类QS的抑制剂;当DMHF浓度为100 μg/mL时能明显抑制L.m的运动能力;50、100和200 μg/mL的DMHF对L.m生物膜的形成抑制率分别为29.72%、44.88%和75.27%;200 μg/mL的DMHF完全抑制溶血环的产生,本研究为利用DMHF作AI-2类QS的抑制剂提供依据。     

马克斯克鲁维酵母生物转化2-苯乙醇工艺优化及耐高温特性分析

以耐高温的马克斯克鲁维酵母LY1为试验菌株,通过单因素试验和响应面法分析培养基主要成分L-苯丙氨酸、碳源、氮源等对天然香料2-苯乙醇合成的影响,优化结果为:L-苯丙氨酸8.39 g/L,蔗糖43.25 g/L,酵母浸粉6.68 g/L,2-苯乙醇产量达到1.450 g/L,较优化前提高了51.0%。进一步对LY1菌株进行耐受性能和高温发酵性能分析,结果表明,36℃时对2-苯乙醇耐受的质量浓度为2.0 g/L,42℃高温时为1.5 g/L,合成2-苯乙醇的最佳温度范围为28~32℃,42℃时2-苯乙醇产量为0.809 g/L。     

代谢工程构建谷氨酸棒杆菌合成5-氨基乙酰丙酸

非蛋白氨基酸5-氨基乙酰丙酸是合成四氢吡咯化合物的前体物,被广泛应用于医药、农业和畜牧业。为提升5-氨基乙酰丙酸合成效率,该研究以谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum ATCC13032为出发菌株,首先敲除L-谷氨酸输出蛋白编码基因NCgl1221阻断其分泌,菌株5-氨基乙酰丙酸产量达到0.62 g/L。然后利用脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)脚手架体系组装关键酶谷氨酰-tRNA还原酶和谷氨酸-1-半醛氨基转移酶,当二者比例为2∶1时最有利于5-氨基乙酰丙酸的合成,产量为0.84 g/L;为增强三羧酸(tricarboxylic acid, TCA)循环,分别通过过表达pyc、ppc和pckA强化回补途径,结合过表达gltA强化柠檬酸合成,结果表明以共表达pckA和gltA的效果最佳;在此基础上通过敲除aceA并过表达pntAB以增强α-酮戊二酸和NADPH供应,所获菌株ALA-10的5-氨基乙酰丙酸产量为1.47 g/L。该研究可为提升5-氨基乙酰丙酸的发酵合成效率提供参考。     

发酵后期补加2种氮源对克雷伯氏菌合成1,3-丙二醇的影响

为探寻解决重要平台化合物1,3-丙二醇发酵后期菌体生长和1,3-丙二醇合成受限的方法,通过从菌体量、产物和关键酶活性及基因转录水平等方面,较全面地考察了发酵后期补加酵母膏和硫酸铵对克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)合成1,3-丙二醇的影响,结果为:添加两种氮源均有利于菌体生长;补加10 g/L酵母膏和硫酸铵,1,3-丙二醇产量由58.6 g/L分别提高到70.6 g/L和77.2 g/L;相对于酵母膏,硫酸铵对关键酶活性的增强更为明显,并使甘油脱氢酶(glycerol dehydrogenase,Dha D)在发酵后期始终维持较高水平,促进细胞生长和产物合成。此外,与补加酵母膏相比,补加硫酸铵后关键酶基因转录水平上调并不显著。表明硫酸铵主要通过直接激活关键酶活性促进细胞生长和产物合成。综上所述,发酵后期补加硫酸铵更利于1,3-丙二醇的生物合成,是提高发酵合成1,3-丙二醇水平的有效方式之一。     

5-(4-(2-甲氧二氧)苯烯)-2-硫代噻唑-4-酮对雪莲果中酪氨酸酶的抑制作用

通过分光光度法探究5-(4-(2-甲氧二氧)苯烯)-2-硫代噻唑-4-酮(MBTO)对雪莲果中酪氨酸酶的抑制作用。结果表明：MBTO对雪莲果中酪氨酸酶有良好的抑制作用。单因素试验最佳抑制剂浓度为30.0μmol/L、最佳作用时间为210s、最佳作用温度为30℃。通过三因素三水平正交试验,分析得最佳反应条件为：pH7.5、抑制剂MBTO浓度30.0μmol/L、作用时间330s、作用温度30℃,可达到最佳抑制效果,在此条件下MBTO对雪莲果中酪氨酸酶的抑制率达84.24%。     

2-酮基-L-古龙酸一步发酵生产菌株发酵过程优化

对1株可以一步发酵生产维生素C直接前体2-酮基-L-古龙酸(2-keto-L-gulonic acid,2-KLG)的氧化葡萄糖酸杆菌工程菌株(Gluconobacter oxydans–ss)的发酵条件进行优化,以提高其发酵效率。结合Box-Behnken实验和响应面法对其初始发酵培养基进行优化,得到优化的发酵培养基组成:山梨醇158.0 g/L,酵母膏18.0 g/L,初始p H5.0。采用该优化培养基在3 L全自动发酵罐上进行发酵过程控制。在考察不同转速对2-KLG积累过程影响的基础上,进一步提出分阶段转速控制策略:即发酵前期(0~48 h)转速控制在600 r/min,48 h至发酵结束转速控制在500 r/min。应用该策略,2-KLG产量达到34.86 g/L,生产强度为0.36 g/(L·h),其分别比恒定转速发酵时2-KLG的最大产量提高24.01%和24.14%。     

乳酸菌SK 005发酵产GABA(γ-氨基丁酸)的条件优化

GABA(γ-氨基丁酸)是一种天然存在的功能性氨基酸,具有降低血压、改善脑功能、镇静、增强长期记忆及提高肝、肾机能等生理活性.通过对乳酸菌SK 005发酵产GABA的条件设计了一系列优化实验,得到了最佳的发酵条件.以一次回归正交设计实验,运用方差分析确定了最佳的发酵温度,发酵时间,培养基起始pH.安排五水平正交实验研究豆粕粉,玉米浆粉,酵母味素,葡萄糖,K2PHO4,MSG对发酵产GABA的影响,逐步回归法找出主要影响因子豆粕粉,玉米浆粉,MSG.利用中心组合设计与响应面分析进一步考察这三个主要影响因子,确定了最佳培养基的组成及浓度.乳酸菌SK 005发酵产GABA的优化发酵条件为发酵温度30℃,发酵时间2 d,培养基起始pH 6.8,培养基成分葡萄糖5g/L,豆粕粉21.5 g/L,玉米浆粉21.8g/L,MSG 9.5g/L,实验结果有良好的重现性,GABA产量达5.4g/L.     

热带假丝酵母生产辅酶Q10发酵工艺的优化

以热带假丝酵母(Candida tropicalis)AS 2.1387为出发菌株,对发酵培养基组分和发酵条件进行优化,得到了最佳的培养基组成为葡萄糖35g/L,酵母膏6g/L,蛋白胨4g/L,硫酸铵1.0g/L:最佳发酵条件为发酵温度30~C、发酵时间48h,装液量60mL/250 mL,初始pH值为6.0。同时,还研究了对羟基苯甲酸、胡萝卜汁和番茄汁对酵母菌AS 2.1387生物量和辅酶Q_(10)合成的影响,当添加0.15%对羟基苯甲酸、0.6%胡萝卜汁、0.4%番茄汁时,能大幅度促进辅酶Q_(10)的合成,最终使辅酶Q_(10)达到15.533mg/L,比优化前提高了15.28%。     

乳酸脱氢酶高产菌株的选育及条件研究

以植物乳酸短杆菌RS2-2(Lactobacillus plantarum)为出发菌株,经紫外线、亚硝基胍单独处理和复合处理,获得1株乳酸脱氢酶高产菌株U-N-B14,通过优化实验对该菌株生产乳酸脱氢酶的营养要求和发酵条件进行了研究,优化后的发酵培养基组成为(g/L):酵母膏10,麦芽糖12,乙酸铵4,K2HPO44,NaCl 8,吐温80 2mL/L。发酵条件是:培养温度30℃,pH值6.5,培养时间24 h,接种量8%。在此条件下,1.5 m3罐中试生产的乳酸脱氢酶产量可达1 497 U/g。     

红酵母Y-5产类胡萝卜素培养基无机盐组分的优化

为提高红酵母菌株Y-5 发酵产类胡萝卜素的产量,对培养基中无机盐组分进行优化。采用Plackett-Burman试验设计从8 种无机盐中筛选出对提高类胡萝卜素产量具有显著效应的无机盐组分KH₂PO₄、MgSO₄ 和NaCl。通过Box-Behnken 设计及响应面分析确定其质量浓度为KH₂PO₄ 0.58g/L、MgSO₄ 0.49g/L、NaCl 0.28g/L 时,菌株的类胡萝卜素产量达到14.51mg/L,与未添加无机盐组分培养基相比,类胡萝卜素产量提高了25.09%。     

葡糖醋杆菌J2-1静态发酵生产细菌纤维素的培养基优化

为提高葡糖醋杆菌（Gluconacetobacter）J2-1发酵生产细菌纤维素的产量,采用静态发酵方式,利用单因素试验对发酵培养基的碳源、氮源、乙醇、有机酸及无机盐进行优化,并在此基础上选取葡萄糖、MgSO4·7H2O和酵母粉添加量进行正交试验优化。结果表明,发酵培养基最优组分为：葡萄糖80 g/L、酵母粉18 g/L、乙醇2%（V/V）、Na2HPO4·12H2O 3 g/L、乳酸2 g/L、MgSO4·7H2O 0.4 g/L。在此优化发酵培养基条件下,葡糖醋杆菌J2-1静态发酵生产细菌纤维素产量达到9.34 g/L,是优化前的1.89倍。     

有机氮和酵母细胞壁对赤霞珠高糖原料酒精发酵的影响

以高糖度葡萄汁（总糖为286.2 g/L）为发酵原料,对比酵母源有机氮FN502和酵母细胞壁CW101的不同添加时期对葡萄酒酵母酒精发酵速度、乙酸产量、最终酒精度及葡萄糖、果糖残留量的影响。结果表明,在酒精发酵进行1/3时同时添加有机氮FN502和酵母细胞壁CW101（各200 mg/L）,或在酒精发酵进行1/3时添加有机氮FN502（200 mg/L）,进行2/3时添加酵母细胞壁CW101（200 mg/L）,对葡萄酒酵母的酒精发酵速度及果糖消耗促进作用均高于对照及二者分别单独使用,最终酒精度均为16.9%vol,总残糖分别为1.50 g/L和1.58 g/L。有机氮FN502和酵母细胞壁CW101的添加均可显著降低乙酸的产量（P＜0.05）。     

5L发酵罐高密度培养番茄红素工程菌及其发酵条件优化

本研究对产番茄红素的工程菌W-05进行发酵条件优化。首先单因素实验确定培养基种类;培养温度;培养基中的较优碳源、氮源以及无机盐。然后根据单因素实验结果,设置响应面实验确定各因素之间的交互影响,响应面实验结果表明培养基各组分为:蛋白胨10.00 g/L、酵母浸出粉5.00 g/L、甘油7.80 mL/L、硝酸铵3.30 g/L、KH2PO4 1.80 g/L、Na Cl 11.62 g/L时,番茄红素得率达理论值为3.42 mg/L。在5 L发酵罐中,使用优化后的培养基高密度培养工程菌W-05。实验结果显示工程菌W-05高密度培养较优发酵条件为:p H值为7.0,溶氧百分数为20%左右及指数流加补料。此条件对比普通分批培养条件,菌体的生物量和番茄红素产量显著提高(p0.05)。优化发酵29 h后的菌体干重达到16.55 g/L,番茄红素得率为19.93 mg/L。这说明改善培养基成分及发酵条件能大幅提高工程菌的番茄红素得率。     

不同有机氮源对葡萄酒发酵的影响

分别使用酵母浸粉和混合氨基酸作为模拟葡萄汁（36 °Bx）的有机氮源发酵葡萄酒,以保证葡萄酒的正常发酵和最终产品品 质。 通过测定发酵过程中的二氧化碳生成量、还原糖、可同化氮、甘油和挥发性化合物含量变化,比较酵母浸粉和混合氨基酸对葡萄酒 品质的影响。 结果表明,使用酵母浸粉耗还原糖量为295.7 g/L,生成乙醇97.20 g/L、甘油26.50 g/L、乙酸1.08 g/L和乙酸乙酯46.05 mg/L, 与使用混合氨基酸相比,多消耗还原糖130.47 g/L,多生成乙醇46.14 g/L、甘油7.95 g/L和乙酸0.54 g/L,增幅分别为78.95%、90.38%、 42.84%和99.35%。 使用酵母浸粉比混合氨基酸的发酵程度大,速度快。 因此,可用适量酵母浸粉替代混合氨基酸作为葡萄酒发酵的 氮源补充。     

枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸培养条件的优化

通过响应面法对枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸的培养条件进行优化。首先采用Plackett-Burman试验设计筛选出对γ-聚谷氨酸产量有显著影响的3?个关键因素,即蔗糖、酵母粉和谷氨酸钠;然后通过Box-Behnken试验设计和响应面法对这3?个关键因素的用量进行优化。响应面优化后的3?个关键因素的最佳质量浓度为蔗糖64.40?g/L、酵母粉7.10?g/L和谷氨酸钠57.96?g/L。枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸的最佳培养条件为蔗糖用量64.40?g/L、酵母粉用量7.10?g/L、谷氨酸钠用量57.96?g/L,氯化钠用量30?g/L,MgSO4用量0.3?g/L、K2HPO4用量2?g/L,初始pH?7.5,接种量5%,装液量40?mL/250?mL,温度37?℃,摇床转速200?r/min,发酵时间36?h。在上述条件下,γ-聚谷氨酸产量为13.20?g/L。与未优化前相比,产量提高了1.88?倍。     

利用玉米浸泡水发酵生产L(+)-乳酸

对以玉米浸泡水浓缩液(CCSL)为基础的简化培养基进行了优化。结果表明,由80g/L葡萄糖、40g/L玉米浸泡水浓缩液和0.2g/LMnSO4.H2O组成的发酵培养基获得了68.5g/L的乳酸产量,与完全培养基产量基本相同。使用数学模型对发酵过程中乳酸的生成和葡萄糖的消耗进行了模拟和预测分析。     

基于两阶段氨基酸添加的谷胱甘肽发酵高产方法

为提高产朊假丝酵母(Candida utilis SZU 07-01)发酵生产谷胱甘肽(glutathione,GSH)的产量,分别考察L-蛋氨酸和L-半胱氨酸在GSH分批发酵和流加发酵中的作用,结果发现L-蛋氨酸提升了酵母细胞在生长期的GSH合成能力,而L-半胱氨酸显著提高了细胞生长结束后的GSH产量。在此基础上,提出了两阶段氨基酸添加策略,即在分批发酵初始时(0 h)添加60 mmol/L L-蛋氨酸,在流加发酵过程中细胞干质量达到最大值时(第27小时)一次性添加30 mmol/L L-半胱氨酸。最终,GSH产量和胞内GSH含量进一步提高,分别达到1 247.1 mg/L和24.1 mg/g。该两阶段氨基酸添加策略在GSH发酵高产中的成功应用,对其他类似化合物的高效生产具有一定的借鉴意义。     

INTERACTIVE EFFECTS OF SELECTED NUTRIENTS AND FERMENTATION TEMPERATURE ON H2S PRODUCTION BY WINE STRAINS OF SACCHAROMYCES

ABSTRACT

Metabolic interactions between yeast assimilable nitrogen (YAN), biotin, pantothenic acid, and fermentation temperature that affect H₂S production by wine yeast during alcoholic fermentation were examined. Strains of Saccharomyces cerevisiae (UCD 522 and EC1118) were inoculated into a synthetic grape juice medium with H₂S evolution monitored under fermentative conditions. While a number of interactions affected the evolution of H₂S, YAN as a factor by itself was found to be not significant (P > 0.05) for both yeasts examined. Maximal cumulative H₂S production for strain UCD 522 occurred in media fermented at 30C with 60 mg/L YAN, 10 µg/L biotin, and 50 µg/L pantothenic acid while minimum production was observed with 250 mg/L YAN and 250 µg/L pantothenate. Similarly, strain EC1118 produced the most H₂S at 30C, but with 250 mg/L YAN, 0.5 µg/L biotin, and 50 µg/L pantothenic acid and the least in media that contained 250 mg/L YAN and 250 µg/L pantothenic acid.

PRACTICAL APPLICATIONS

“Reduced” off‐odors of wines, primarily associated with sulfur‐containing molecules such as H₂S, continue to be a difficulty facing winemakers worldwide. One strategy for wineries to limit these problems is to add yeast nutrients prior to fermentation, most commonly, nitrogen‐containing compounds such as diammonium phosphate. However, nitrogen deficiency is not always the sole cause for these problems. Rather, the current research suggests the need to consider factors other than nitrogen including availability of biotin and pantothenic acid as well as fermentation temperature in order to minimize these off‐odors.