克雷伯肺炎杆菌2,3-丁二醇合成途径功能基因研究

克雷伯肺炎杆菌2,3-丁二醇合成相关基因形成bud操纵子,其中budB编码乙酰乳酸合成酶,budC编码丁二醇脱氢酶。除了bud操纵子中的基因外,在缬氨酸合成途径中ilvB和ilvI也编码乙酰乳酸合成酶,dhaD、gldA和acyI三个脱氢酶都报道具有丁二醇脱氢酶活性。但是这些基因编码的酶蛋白对菌株合成2,3-丁二醇的贡献并不清楚。本文分别构建了budB、ilvB、ilvI单突变株,和kp-ΔbudC-ΔdhaD-ΔgldA-Δacyl四基因突变株,通过批次发酵实验对这些菌株的生理特性进行了研究。结果显示ilvB和ilvI基因突变对于2,3-丁二醇合成无明显影响,而budB突变株丧失2,3-丁二醇合成能力,表明budB编码的酶蛋白是2,3-丁二醇合成途径中唯一的功能性乙酰乳酸合成酶。kp-ΔbudC-ΔdhaD-ΔgldA-Δacyl四基因缺失突变株合成2,3-丁二醇能力相较于kp-ΔbudC有所下降,但仍然能合成2,3-丁二醇,表明dhaD,gldA和acyI编码的酶蛋白对于2,3-丁二醇合成贡献微弱,同时表明细胞中具有丁二醇脱氢酶功能的醇脱氢酶种类较多。     

减压精馏分离2,3-丁二醇的研究

[目的]探讨减压精馏分离2,3-丁二醇的工艺参数。[方法]以提取过1,3-PDO后的物料为原料进行减压精馏分离2,3-丁二醇,在一定的操作条件下考察反应段温度、原料中2,3-丁二醇含量、出料位置、进料温度、回流比等对精馏过程以及对2,3-丁二醇产品纯度的影响。[结果]试验发现,在2,3-丁二醇减压精馏过程中,使用2,3-丁二醇含量在28%左右、温度在57℃左右的物料,出料位置在第24个塔板处,回流比6∶1,此时得到2,3-丁二醇产品的浓度可以达到95%以上。[结论]研究可为生物法制备2,3-丁二醇的工业化生产提供参考依据。     

克雷伯氏肺炎杆菌群体感应系统缺失对合成2,3丁二醇的影响

通过同源重组技术敲除克雷伯氏肺炎杆菌的luxS基因,使其群体感应系统失活,研究突变株在2,3-丁二醇发酵培养基中的生长状况及对2,3-丁二醇合成的影响;同时检测对其他副产物合成的影响,通过对野生株和luxS突变株发酵合成2,3-丁二醇的结果进行研究发现,与野生株相比,失去了群体感应功能的luxS突变株利用同样质量浓度的葡萄糖合成2,3-丁二醇的能力提高了47.75%,同时琥珀酸、乳酸和乙醇等主要副产物的质量浓度大幅降低。     

产3-羟基丁酮菌株的分离·筛选与鉴定

从土壤中分离获得一株高产3-羟基丁酮的菌株ME-N11。该菌株3-羟基丁酮转化率高,仅产生少量的2,3-丁二醇、乙醇、乙酸等副产物,具有重要开发应用价值。在对其形态特征及生理生化特性分析的基础上,采用PCR扩增了其16S rRNA基因,并进行了测序。基于该菌的生理生化特性与16S rRNA基因的同源性进行比较及系统发育分析,发现该菌株和Bacillus subtilis同源性达99%,命名为Bacillus subtilis ME-N11。     

产香细菌的筛选及香气成分分析

【目的】微生物在提高烟叶品质和生产天然香精香料中均具有重要的意义。本研究探究了烟叶中分离出的产香菌株的产香特性,以及菌株的应用特征。以期为该菌株的应用提供研究基础。【方法】应用烟叶浸提物培养基对醇化初期的烟叶表面细菌进行了分离,并通过发酵产香筛选得到1株具有明显香味的细菌M-5,采用分子生物学方法对产香菌株M-5进行了初步鉴定,并利用气相色谱—质谱(GC-MS)联用技术分析了发酵液的香气成分。【结果】菌株M-5被初步鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),进一步分析菌株M-5利用烟叶发酵液的香气成分,其所产生的香气物质较多,主要有2,3-丁二醇(23.89%)、苯乙酮(9.04%)、苯乙醇(8.13%)、丁酸乙酯(6.07%)、乙酸丁酯(4.46%)和棕榈酸(2.82%),这些物质在改善烟叶品质和香精香料中都有应用。【结论】M-5菌株不仅在烟叶醇化中被用于提高烟叶香气、改善烟叶吸味等,还在制备烟叶香料香精方面有着潜在的应用前景。     

棉花黄萎病生防菌的筛选及挥发性抑菌物质检测

旨在筛选具有高效抑制棉花黄萎菌的芽孢杆菌并对其挥发性抑菌物质进行检测。采用稀释涂布平板法从棉花、玉米、向日葵根际以及苦豆子植株内分离得到菌株共65株,通过初筛、复筛共筛选到1株高效根际拮抗菌X4和内生菌N4,它们对棉花黄萎菌有较强抑制作用;通过 16S rDNA基因序列分析进行分子鉴定,平板对峙法检测2株生防菌对棉花黄萎菌的抑菌活性,生防菌发酵滤液处理法检测对棉花黄萎菌菌丝生长、孢子萌发、微菌核萌发、毒力蛋白产量的影响,GC-MS法对2株生防菌挥发性抑菌物质进行检测。结果表明:经分子检测2株高效拮抗菌均为芽孢杆菌;经2株1生防菌发酵滤液处理的棉花黄萎菌的菌丝生长受到抑制,菌株N4的抑制率为65.15%、菌株X4的抑制率为58.82%,且菌丝出现严重形变;经处理的黄萎菌孢子萌发率、微菌核萌发率、毒力蛋白产量均显著下降;研究发现2株拮抗菌的挥发性物质具有抑菌作用,GC-MS法检测2株菌发挥性物质主要是2,3-丁二醇、3-甲基丁酸、2-甲基丁酸和异丁酸,纯品物质检验发现2-甲基丁酸、3-甲基丁酸和异丁酸对棉花黄萎菌均有抑菌活性,2,3-丁二醇没有抑菌活性。可见:2个菌株对棉花黄萎菌具有潜在生防能力,可为生防菌剂的研发提供优良菌种。     

猕猴桃果酒酵母的筛选及发酵工艺优化

【目的】筛选猕猴桃果酒发酵优势菌株,优化果酒发酵工艺。【方法】以猕猴桃果皮为材料,通过分离、纯化和筛选获得适合猕猴桃果酒发酵的酵母菌菌株;以果酒酒精度和VC含量为指标,系统分析了酵母接种量、初始SO2质量浓度、初始糖度、发酵温度和初始pH值5个因素对猕猴桃果酒品质的影响,然后通过Box-Behnken响应面试验设计对猕猴桃果酒的发酵工艺条件进行优化,并在此基础上建立猕猴桃果酒发酵的数学模型。【结果】筛选获得2株酵母菌株1-21和1-31,菌株1-21发酵活力强,发酵得到果酒的VC含量高,适合作为猕猴桃果酒发酵的主发酵菌株;菌株1-31发酵得到的果酒香气独特,香气组分含量高,适合作为猕猴桃果酒发酵的辅助菌株。猕猴桃果酒发酵的最优工艺条件为:选用1-21纯菌株发酵,种子液接种量8.0%,初始SO2质量浓度119.73mg/L,初始糖度240g/kg。据此工艺条件发酵所得猕猴桃果酒的酒精度预测值为14.14°,实测值为14.08°;VC含量预测值为1.18g/L,实测值为1.09g/L。【结论】筛选所获的野生酵母菌株1-21发酵力强,用其发酵得到的猕猴桃果酒VC含量高,发酵工艺可靠。     

鞘氨醇胞菌B1咔唑降解基因carB的克隆与功能研究

以分离到的咔唑高效降解菌鞘氨醇胞菌B1为材料,研究该菌株咔唑降解基因簇的组成和表达模式,阐释咔唑降解过程中关键酶的作用机理。通过分析不同菌株咔唑降解基因簇中基因的保守区,从菌株B1中成功克隆得到基因簇中carAa、carBa、carBb和carC基因片段。通过RT-PCR证实菌株B1的咔唑降解基因簇为诱导表达。通过同源克隆得到降解关键基因carB和编码两个亚基的carBa、carBb基因,并在大肠杆菌中进行了异源表达。以2,3-二羟基联苯为底物,对CarB粗酶液进行了酶学性质分析。研究表明CarB蛋白催化最适pH和温度分别为7.4和30℃,Fe2+能显著提高酶的催化活力。     

畜禽粪便厌氧发酵产酸产甲烷微生物研究

厌氧发酵产甲烷的途径主要有H_2/CH_4还原途径,乙酸发酵途径以及甲基转化途径,发酵系统中与这些途径密切相关的就是产甲烷微生物及产酸微生物。详细介绍了产甲烷菌系统分类的主要类群及代谢底物,对不同产气途径的产甲烷微生物进行了梳理,重点论述产气途径、代谢底物及最佳作用条件。而畜禽粪便发酵需最大程度的提高沼气产量,因此外援添加剂是提高发酵系统沼气产量的主要手段之一,介绍了不同类型的添加剂如Fe_3O_4、沸石、表面活性剂对畜禽粪便发酵产气的影响,普遍可以使沼气产量提高20%～70%。提出今后的研究方向应深入分析发酵系统中起关键作用的微生物,可以作为评判发酵性能评判的重要参数。     

酵母发酵工业废水生物降解菌的筛选

[目的]筛选酵母发酵工业废水生物降解菌,研究该菌株降解废水的最佳降解条件。[方法]以宜昌市某企业发酵工业废水为唯一碳源,通过选择性富集、驯化和划线分离纯化,从宜昌地区污泥中筛选得到菌株SA,采用形态观察和生理生化试验相结合的方法对菌株进行特性鉴定。以温度、pH值和底物浓度为影响因素,通过正交试验确定菌株降解发酵工业废水最佳条件。[结果]经鉴定,菌株SA为施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri spp.）。由正交试验得出菌株SA降解宜昌某企业发酵工业废水的最适条件为：温度35℃,pH值6.0,底物浓度600 ml/L。在最适降解条件下,菌株对发酵工业废水的COD去除率可达73.1%,表明该菌株的矿化能力较强。[结论]该菌株在好氧条件下具有较强的降解发酵工业废水的能力。     

橡子淀粉乙醇化酵母菌种的筛选

[目的]筛选适于以橡子淀粉为发酵原料的高性能优良酵母菌种.[方法]从几种工业上较常用的酒精用酵母中,筛选适合于橡子淀粉质原料发酵的菌种,对它们的发酵性能、酒精产量、残糖含量等方面进行分析比较.[结果]分析得出,南阳6号酵母较其他菌株的酒精产率高、残还原糖低,发酵性能优良;而兰州L166发酵性能较高,同时耐受性好,南阳6号与兰州L166是所选取的菌株中较适合橡子淀粉发酵生产燃料乙醇的菌株.[结论]在实际生产过程中,应根据橡子原料中成分的不同对相应菌种加以选用.     

Biomass as a source of chemical feedstocks: an economic evaluation

It is suggested that the raw materials and technology exist for basing a major fraction of the U.S. chemical industry on four fermentation products, used in the proper portions: ethanol, isopropanol, n-butanol, and 2,3-butanediol. The primary route for introduction of these materials is dehydration of the alcohols and diols to olefins, which would cause little disruption of the existing industry downstream from the olefins. The proposed substitution has the advantages that it would provide a smooth transition toward renewable feedstocks, while decreasing dependence on fossil sources of organic material and use of toxic materials. However, to make these materials attractive as feedstocks or intermediates in chemical production, their current prices must be substantially reduced. Even with the optimum mix, their largeseale utilization will only occur at about 20 to 40 percent of their estimated chemical prices.     

rhtB基因过表达苏氨酸工程菌发酵过程的优化控制

[目的]构建了负责运输苏氨酸至胞外的转运蛋白的关键基因rhtB过表达的苏氨酸发酵菌M122,考察不同的碳源、氮源及pH对该重组菌产L-苏氨酸的影响。[方法]选用不同的碳、氮源对L-苏氨酸生产菌株的发酵过程进行分析,对发酵培养基的碳、氮源及pH进行优化。[结果]定向改造后苏氨酸发酵菌对营养物质的利用效率增加,使用蔗糖作为碳源发酵时,摇床培养L-苏氨酸产量为28.1 g/L;以（NH4）2SO4或酵母粉作为氮源发酵时,L-苏氨酸产量分别为27.8和28.2 g/L,均优于使用其他氮源时苏氨酸的产量。对发酵的最适pH研究表明,中性条件下更有利于菌体的生长和L-苏氨酸的产生。[结论]确定了苏氨酸发酵菌M122的最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为（NH4）2SO4或酵母粉,最适pH为7.0。     

马铃薯粉丝加工废液制备红色素的研究

[目的]研究利用马铃薯粉丝废液发酵生产天然红色素的工艺技术。[方法]由市场销售的优质红曲米中分离出产红色素的红曲霉菌株,经过液体扩大培养后,以马铃薯粉丝生产废液为主要培养基,适当补加营养盐,采用摇瓶振荡发酵培养生产红曲色素。[结果]以马铃薯粉丝废液适当补加营养盐配制发酵培养基,调整其pH为5.8,培养温度控制在30℃,振荡培养5 d生产红色素是完全可行的。发酵液pH值为5.8时,最适宜红曲霉的生长。红曲霉的适宜生长温度为25～30℃3,0℃时其红色素产量最高。适宜红曲霉发酵培养的振荡器转速为160～200 r/min。红曲色素产量在发酵开始后的第5天达高峰。[结论]马铃薯粉丝废液无需再经过特殊处理即可直接用于发酵生产红曲色素,简化生产工艺和缩短生产周期,大大降低了天然红色素的生产费。     

以芒果果皮为基质进行真菌深层液态发酵生产果胶酶

为探寻果胶酶的生产途径,从腐烂的水果中分离得到真菌菌株,在添加有果胶的察氏琼脂中进行培养,在分离的菌株中发现菌株2果胶酶产率较高,通过镜检,确认该菌株为青霉菌(Penicillum sp.).采用3种培养基(T1为已知配方的对照培养基,T2为芒果皮粉,T3为6％芒果皮粉+1％商业果胶)液态深层发酵该菌株,比较果胶酶活...     

菊芋作为能源植物的研究进展

非粮能源植物是发展生物质能源的重要基础。菊芋适应性广,抗逆性强,生物质产量高,能源化利用方式多样,且环境友好,是我国有前景的非粮能源植物之一。笔者以原料生产和生物质转化利用为中心,对菊芋生物学、抗逆性和产量潜力、种质资源、遗传特性和良种选育、种植技术、化学组成和能源转化利用等方面的研究进展和存在问题进行了详细阐述,并展望了菊芋作为能源植物的研发前景。培育能源专用良种,建立适应能源生产的高效生产技术体系、获得高活力菊糖酶、高效发酵菌株和产油微生物,原料生产全生命周期评价及副产物综合开发利用是今后应着力研究的重点。     

一株产乙醇嗜热厌氧油藏微生物Thermoanaerobacter sp DF3的性质研究(英文)

[目的]了解油藏微生物Thermoanaerobacter sp DF3的生理生化特性,优化木糖产乙醇培养方案。[方法]利用厌氧分离技术从大港油田油层采出液中分离到一株产乙醇厌氧杆菌DF3采用生理生化鉴定与16SrDNA序列的系统发育学分析其系统发育地位,用气相色谱分析其代谢产物。[结果]菌株DF3是一株严格厌氧的嗜热细菌,呈直杆状,G-,菌体大小为0.42μm×(1.60～5.20)μm,单生成对或成串生,产顶端芽孢;生长温度为45～78℃(最适65℃),能利用葡萄糖、木糖、果糖、核糖、甘露糖、阿拉伯糖、蔗糖、半乳糖、乳糖、纤维二糖、松三糖、棉子糖、淀粉等作为底物;其16SrRNA与T.pseudoethanolicus相似性为99.7%发酵葡萄糖与木糖的主要产物为乙醇,培养方案优化后其代谢木糖产乙醇终浓度为2.0g/L。[结论]通过试验证明菌株DF3是目前已知菌株中产乙醇活性较强的菌株之一,在65℃时代谢木糖能产生2.0g/L的乙醇目前代谢木糖高产乙醇的菌株均由国外分离获得,菌株DF3的分离获得为我国研究木质纤维素产乙醇提供了优良的出发菌株。     

自然发酵豆豉曲中产AMP脱氨酶菌株的筛选及其产酶条件研究

[目的]筛选能高产AMP脱氨酶的野生菌株,并对该菌株进行菌种鉴定和发酵条件优化.[方法]通过大豆的自然发酵制备豆豉曲,并分别以PDA、MRS和YPD 3种培养基进行豆豉曲中微生物的分离纯化,将获得的分离菌株进行液体发酵培养,并检测发酵液的AMP脱氨酶活力.[结果]试验通过3种培养基分离纯化,获得纯种菌株51株.通过进一步的摇瓶发酵培养,检测到具有AMP脱氨酶活性的菌株为16株,选取活性最高的DCP-23菌株进行菌落形态和菌丝形态分析,初步鉴定该菌株为青霉菌属.通过摇瓶发酵条件优化,确定该菌株产酶的适宜发酵条件为：培养基初始pH为6.0,接种量为6％,30℃发酵60h.在上述发酵条件下,发酵液中的AMP脱氨酶可达到293.7 U/ml.[结论]试验获取了1株能产较高活性AMP脱氨酶的野生青霉菌株DCP-23,可为高产AMP脱氨酶的菌株研究提供参考.