生物合成安丝菌素的研究进展

安丝菌素（Ansamitocin）是一种微生物来源的美登素类抗生素,具有独特的抗癌活性,其中AP-3在安丝菌素中所占比例最高,是发酵的目标产物,在临床上有靶向治疗乳腺癌的效果,因此具有重要的药用研究价值。但当前AP-3的微生物发酵产量不高,高昂的生产成本制约了其进一步的应用。本文在阐述安丝菌素生物合成及代谢调控机制的基础上,分析讨论了微生物发酵产安丝菌素过程中菌种选育、发酵复杂过程的控制与优化以及下游的分离纯化技术等研究进展。再对未来利用新型诱变技术、合成生物学技术与辅因子工程改造等方法选育高产安丝菌素的工程菌株,以及开发高效创新、低成本的分离纯化工艺进行了展望,以期显著地提高安丝菌素的发酵水平,为工业化安丝菌素的发展奠定坚实的基础。     

生物合成冠菌素的桑丁香假单孢菌发酵条件

对自筛桑丁香假单胞菌(Pseudomonas syringaepv.moriM4-13)生物合成冠菌素的发酵条件进行研究。结果表明菌株M4-13采用变温模式发酵(在32℃培养3 d,18℃培养7 d)时,最佳培养基配方为:固定氮源为KNO3(0.3 g/L),红糖为碳源(20g/L),FeCl3(4μmol/L),KH2PO4(1 g/L),K2HPO4(3.6 g/L),MgSO4.7H2O(0.2 g/L),生物合成冠菌素的产量可由原来的40mg/L提高到149 mg/L。     

发酵法生产D-核糖的研究进展

对发酵法生产D-核糖的生物合成途径、菌种选育、发酵条件等进行了综述.     

微生物发酵法制备梅岭霉素

梅岭霉素与阿维菌素和伊维菌素具有相同的母核结构,并具有强烈的杀螨、杀虫和驱虫效果,其产业化研究已被列入国家“十五”攻关项目。梅岭霉素和南昌霉素都是南昌链霉素的发酵产物,经菌种选育,得到一种仅高产梅岭霉素的菌株。优化后的发酵水平在50L发酵罐中达到400ug/ml。通过对萃取条件的优化,梅岭霉素收率达到85％。     

多粘菌素E高产菌株的推理选育

根据多粘菌素E生物合成途径进行高产菌株的推理选育.以多粘类芽孢杆菌(Bacillus polymgxa)C105x为出发菌株,采用紫外线诱变处理,并结合2,4-二氨基丁酸(L-DAB)和2-脱氧-D-葡萄糖(2-DOG)的抗性筛选,选育得到较佳正变株CL7-49.该菌株具有多粘菌素E发酵效价高、遗传稳定性好等特性.将该突变株应用于50 m3发酵罐的生产验证,发酵效价较对照菌株C105x提高了48%.     

赤藓糖醇发酵工艺优化

以解脂假丝酵母CGMCC2．2088为出发菌株,经过菌种选育得生产菌株为研究对象,对该菌株的发酵培养基和培养条件进行优化,其发酵最适温度为32％,对数生产期溶氧控制在30％,发酵期溶氧控制在20％,发酵结果糖醇含量达到181．6g／L。     

海洋真菌Phomopsis sp.产抗肿瘤药物南强菌素发酵培养基的优化

从海洋真菌Phomopsis sp.分离得到的南强菌素是新发现的高抗肿瘸活性化合物,为新颖罕见的去乙酰真菌环氧二烯类化合物(Deacety Mycoepoxydiene).以Phomopsis sp.A123经诱变后获得的818菌株为出发菌株,对其进行液体发酵培养.考察了几种常见培养基基对南强菌素发酵生产的影响,确定出较适的培养基.同时以该培养基为基础培养基,探讨了碳源、氮源以及几种维生素对南强菌素积累的影响.培养条件的初步优化结果表明:最佳的培养基为PD培养基;最适碳源和氮源分别为麦芽糖及马铃薯煮汁;生物素的添加有利于南强菌素的积累,产量提高了25%.     

新分离菌株烟曲霉ZD-J1生物合成鸢尾酮的研究

为了实现高效生物合成鸢尾酮,开展从陈化鸢尾根状茎中分离霉菌并进行生物合成条件的优化研究。首先从鸢尾根状茎中分离微生物,并结合HPLC分析,分离到一株产鸢尾酮的菌株。随后对发酵产物进行分离纯化,并经过液质和核磁氢谱结构验证,确证发酵产物中含有cis-α-鸢尾酮和cis-γ-鸢尾酮。然后通过形态及系统进化树分析,确定分离得到的菌株为烟曲霉。最后对发酵温度、初始pH值、氮源和反应时间进行优化,获得了比较适合的生物合成条件(30℃、初始pH值6.5和10 g/L尿素)。在这一条件下,经12 d的发酵培养,鸢尾酮产量达到7.25 mg/L,相当于从1 kg干鸢尾根状茎中获得了145 mg鸢尾酮。这一工作对微生物发酵法规模化生产鸢尾酮具有一定的参考意义。     

苏云金杆菌固体发酵工艺研究

苏云金杆菌(BacillusThuringiensis简称B.t)是农业生产中最广泛应用的微生物杀虫农药。为了在降低生产成本、减少废水排放的同时,提高生产菌发酵水平和毒力效价,对本实验室选育的菌株B.tNH 1的固体发酵工艺条件的优化进行了进一步研究,确定了适合于B.tNH 1生长、产生芽孢的最佳条件。研究结果固体发酵水平基本稳定在2 37×1010个/g,粉剂烘干后,测其毒力效价,可以稳定在17000IU/mg以上,,超过国内文献报道固体发酵的最高水平。     

木糖醇发酵研究进展

主要介绍生产木糖醇的发酵方法,并对发酵法生产木糖醇的菌种选育、发酵机理及工艺条件优化等方面的研究进展进行了综述。     

微生物发酵产赤霉素的研究进展

赤霉素为植物五大激素之一,对植物生长具有多种生理作用,如调控植物的茎干延长、种子发芽、打破种子休眠、诱导开花等。目前赤霉素已经广泛应用于农业、林业、酿造业等,具有很大经济效益和市场前景。赤霉素的工业化生产主要通过藤仓赤霉液体发酵。尽管赤霉素具有多样性的应用及巨大的经济效益,但高生产成本严重制约其广泛的应用。本文首先介绍了赤霉素的生物合成途径以及赤霉素合成基因表达的调控机制,随后重点总结了赤霉素发酵过程的菌种、营养因素、发酵参数、发酵工艺以及下游分离提纯工艺等研究进展。同时指出未来的研究重点在于利用新型的诱变方法与分子生物学方法选育高产菌株以及发酵工艺的革新,以提高赤霉素的产量,降低发酵成本,促进赤霉素的大规模应用。     

Chlorophyllide a oxidoreductase Preferentially Catalyzes 8-Vinyl Reduction over B-Ring Reduction of 8-Vinyl Chlorophyllide a in the Late Steps of Bacteriochlorophyll Biosynthesis

Bacteriochlorophyll a (BChl) is an essential pigment for anoxygenic photosynthesis. In late steps of the BChl biosynthesis of Rhodobacter capsulatus, the C8 vinyl group and C7=C8 double bond of 8-vinyl chlorophyllide a (8 V-Chlide) are reduced by a C8 vinyl reductase (8VR), BciA, and a nitrogenase-like enzyme, chlorophyllide a oxidoreductase (COR), respectively, to produce 3-vinyl-bacteriochlorphyllide a. Recently, we discovered 8VR activity in COR. However, the kinetic parameters of the COR 8VR activity remain unknown, while those of the COR C7=C8 reductase activity and BciA have been reported. Here, we determined the kinetic parameters of COR 8VR activity by using 8 V-Chlide. The K_m value for 8 V-Chlide was 1.4 μM, which is much lower than the 6.2 μM determined for the C7=C8 reduction of Chlide. The kinetic parameters of the dual activities of COR suggest that COR catalyzes the reduction of the C8 vinyl group of 8 V-Chlide preferentially over C7=C8 reduction when both substrates are supplied during BChl biosynthesis.     

Microbial and Genetic Resources for Cobalamin (Vitamin B12) Biosynthesis: From Ecosystems to Industrial Biotechnology

Many microbial producers of coenzyme B12 family cofactors together with their metabolically interdependent pathways are comprehensively studied and successfully used both in natural ecosystems dominated by auxotrophs, including bacteria and mammals, and in the safe industrial production of vitamin B12. Metabolic reconstruction for genomic and metagenomic data and functional genomics continue to mine the microbial and genetic resources for biosynthesis of the vital vitamin B12. Availability of metabolic engineering techniques and usage of affordable and renewable sources allowed improving bioprocess of vitamins, providing a positive impact on both economics and environment. The commercial production of vitamin B12 is mainly achieved through the use of the two major industrial strains, Propionobacterium shermanii and Pseudomonas denitrificans, that involves about 30 enzymatic steps in the biosynthesis of cobalamin and completely replaces chemical synthesis. However, there are still unresolved issues in cobalamin biosynthesis that need to be elucidated for future bioprocess improvements. In the present work, we review the current state of development and challenges for cobalamin (vitamin B12) biosynthesis, describing the major and novel prospective strains, and the studies of environmental factors and genetic tools effecting on the fermentation process are reported.     

西索米星发酵工艺条件的优化

考察了氯化钴、蛋氨酸、磷酸盐和可发酵糖对西索米星分批发酵的影响,优化了西索米星分批发酵工艺条件. 研究表明,初始发酵培养基中添加6~10 mg/L氯化钴或1.0~2.0 g/L蛋氨酸有助于西索米星的合成,蛋氨酸在产物合成前期添加的效果最佳. 高浓度磷酸盐会提高发酵液中淀粉水解酶活力和丙酮酸浓度、降低碱性磷酸酯酶活力和抑制西索米星的合成. 应分段控制发酵液中的磷酸盐浓度,在菌体生长期应控制在3.14 mmol/L以内,在产物合成期应控制在0.10 mmol/L以下. 与分批发酵过程相比,当以麦芽糖或淀粉水解液为补料液、将发酵液中可发酵糖浓度控制在8.5~11.5 g/L时,不论采用变流率还是恒流率的流加发酵方式均有助于大幅度提高西索米星发酵水平.     

他克莫司微生物合成的研究进展

介绍了他克莫司的理化特征和免疫抑制活性,重点阐述了他克莫司发酵法生产的研究现状,着重介绍了他克莫司的合成基因簇及代谢途径研究进展,对他克莫司代谢工程改造进行综述并对今后的研究趋势进行了展望--结合系统生物学为已有的他克莫司菌株进一步进行代谢工程改造提供指导;通过合成生物学构建他克莫司合成途径全新高效的前体关键酶。     

苯乳酸的微生物合成及分离研究进展

苯乳酸是一种高值有机酸和新型的天然防腐剂,可由乳酸菌等多种微生物代谢产生。苯乳酸有着较为宽广的抑菌谱,对大多数革兰氏阳性、阴性菌和真菌都有明显的抑菌作用,不仅作为天然抑菌剂可替代化学合成的防腐剂,而且可经聚合反应合成聚苯乳酸新型高分子材料,作为聚乳酸高分子的替代物。因此,苯乳酸在化工、制药、生物、材料和食品等领域有广阔的应用前景。本文从苯乳酸抑菌特性、微生物菌株、转化合成、代谢途径及下游分离纯化等方面,简述了其生物转化合成和分离的研究现状。微生物菌株是苯乳酸合成的关键,基因工程菌的转化能力虽然高效,但构建工程菌较复杂;从自然环境中筛选安全优良的菌株,可以简化转化合成过程,提高转化率和料液中苯乳酸的浓度;苯乳酸的分离纯化还处于实验室的规模,有待进一步探索以达到工业化的要求。     

海藻糖的生产方法

评述了海藻糖的各种生产方法,包括酵母抽提法、微生物发酵法、酶转化法、基因重组法等,并列举了一些有价值的研究实例。对酵母积累海藻糖的胁迫条件和提取过程,海藻糖产生菌的分离培养、酶学特性、酶发酵条件,低聚麦芽糖基海藻糖生成酶和低聚麦芽糖基海藻糖水解酶基因的表达等进行了探讨。指出以淀粉为原料采用酶转化法生产海藻糖是一种较有前途的方法。     

谷胱甘肽的生物合成

简要介绍了谷胱甘肽的功能及应用。主要综述了谷胱甘肽的生物合成方法,包括发酵法和酶法。以及相关的菌种选育等工作。