乳酸克鲁维酵母作为微生物细胞工厂的应用研究进展

乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyces lactis）是一种典型的非常规酵母,在微生物基础研究和应用研究方面都有着非常重要的用途。该酵母具有食品安全级别高、蛋白分泌能力强、整合表达能力高效及大规模发酵能力优异等特点,因此,工业应用前景较为广阔。目前,乳酸克鲁维酵母作为蛋白表达系统已在食品和医药等行业中得到了广泛应用。近年来,国内外生物技术领域的科研人员以乳酸克鲁维酵母作为底盘细胞,利用合成生物学技术已经成功构建出了能够生产各种生化产品的微生物细胞工厂,该技术展示出了极大的发展潜力。本文主要对乳酸克鲁维酵母的菌种特点、合成生物学元件、遗传操作工具、基因编辑策略进行介绍,并综述乳酸克鲁维酵母作为细胞工厂的应用研究进展,可以为今后利用合成生物学方法在乳酸克鲁维酵母底盘中构建生产各种高附加值产品的高效微生物细胞工厂提供理论指导。     

解脂耶氏酵母作为微生物细胞工厂的应用研究进展

解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）是一种重要的工业微生物菌种，被公认为食品级安全微生物。近年来，随着合成生物学和基因编辑技术的快速发展，科学家们利用合成生物学及基因编辑技术已经成功构建出了能够生产生物化学品、生物燃料、香料、药物、工业酶和药用蛋白等多种高附加值工业产品的解脂耶氏酵母细胞工厂，使得该酵母在食品、药品和生化能源等领域均具有巨大的应用潜力。本文将重点介绍解脂耶氏酵母表达系统、合成生物学元件和基因编辑方法的最新研究进展和应用情况，并对近年来以解脂耶氏酵母作为微生物细胞工厂生产高附加值产品的应用实例进行总结，希望为研究人员进一步利用解脂耶氏酵母进行底盘细胞设计、构建和优化相关合成途径并最终实现目的产物的高效合成提供有用的信息。     

生物制造氨基酸的谷氨酸棒杆菌细胞工厂转运工程研究进展

氨基酸作为生物制造产业中的重要功能性产品之一，已广泛应用于食品、医药、饲料、化工等领域。谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)是生物合成氨基酸最重要的微生物菌株。因此，构建高效的谷氨酸棒杆菌微生物细胞工厂对高产量、高效率和高转化率地生产氨基酸意义重大。高效生物制造氨基酸的微生物细胞工厂不仅需要具有强大的合成代谢能力，还需要高效的转运能力。文章从谷氨酸棒杆菌的底物转运和氨基酸的分泌转运以及氨基酸的再吸收等方面对近年来的研究进展进行综述，并展望了未来发展方向。     

酿酒酵母异源合成柠檬烯的研究进展

植物萜类化合物是以异戊二烯为结构单位的一大类植物天然的次生代谢产物。柠檬烯属于单萜类化合物,具有抑菌、增香、抗癌、止咳、平喘等多种功能,因此在食品、药品、化妆品、医疗等领域具有广泛的应用前景。目前柠檬烯的生产主要是从植物中提取,受到季节性原材料、产物分离纯化复杂、产率低等因素的限制,而化学合成又存在能耗高、污染严重等缺点。随着合成生物学技术的兴起,诞生了以微生物生物合成法生产柠檬烯的新方法,该方法具有能耗低、绿色环保、可持续等优势。然而微生物法合成柠檬烯也存在低产量、低效率等问题,这就限制了其商业化,因此构建高效的异源合成柠檬烯微生物细胞工厂,实现微生物发酵法替换传统的植物提取法,具有重要的经济与社会效益。本文主要回顾了近几年利用代谢工程改造酿酒酵母异源合成柠檬烯取得的成就,阐述了以酿酒酵母作为底盘微生物,利用代谢工程和合成生物学的手段构建高产柠檬烯的合成策略,还讨论了如何减轻柠檬烯对宿主细胞的毒性和提高宿主对柠檬烯的耐受性。     

代谢工程改造微生物合成单萜芳香产品的研究进展

单萜及其衍生物是重要的植物天然产物,且具有多种生物学功能。该类物质在多个领域中均表现出较高的开发利用价值,目前已被作为优质香精香料广泛应用于食品、饮料、化妆品和医药工业中,市场需求日益增长。从植物中提取这些单萜芳香产品存在着来源少、含量低和分离困难等缺点,很难满足市场需求。因此,开发生产单萜芳香产品可再生的微生物资源来补充甚至代替原有的植物资源就具有重要的理论意义和应用价值。近年来,研究人员利用代谢工程技术已经成功构建了合成单萜芳香产品的微生物细胞工厂,达到了利用微生物合成法生产该类工业产品的目的。本文主要从菌株改造、发酵优化及产物分离等角度总结了相关产物合成的代谢工程实例,并分析了目前利用代谢工程改造微生物合成单萜芳香产品所面临的瓶颈问题及其可能的解决方法,旨在为构建异源、廉价、高效生产单萜芳香产品的微生物细胞工厂并最终实现其绿色制造提供参考。     

微生物利用一碳底物生产单细胞蛋白研究进展

世界人口的持续增长导致肉类、乳制品等高蛋白食品的需求大幅增加，给我国食品蛋白的供应带来了较大挑战。微生物能够利用二氧化碳、甲烷、甲醇等一碳化合物生产高质量的单细胞蛋白，这种新型蛋白可应用于食品工业。建立微生物蛋白绿色生物制造的食品蛋白生产体系，对保障国家食物蛋白供给安全十分重要。此外，微生物转化一碳化合物制备单细胞蛋白的过程还可以减少碳排放、缓解温室效应，实现可持续发展。本文主要总结微生物单细胞蛋白在食品工业中的应用；论述近年来微生物利用一碳化合物高效生产单细胞蛋白的研究进展；阐述天然一碳利用微生物的代谢网络机制以及改造前景；展望了利用合成生物学改造微生物从一碳底物生产单细胞蛋白的前景，旨在为微生物单细胞蛋白的商业化生产提供思路。     

微生物合成乳酸的细胞工厂构建研究进展

乳酸目前广泛应用于食品、医疗和化妆品行业,并因其作为可生物降解塑料聚乳酸的原料而备受关注。微生物发酵合成乳酸具有光学纯度高和底物成本低等优点,因此,研究人员利用合成生物学和代谢工程技术构建了新型微生物细胞工厂,以实现乳酸的高效合成。在此过程中,代谢通路的构建与优化、氧化还原平衡的调节、底物谱的拓宽以及细胞工厂鲁棒性的提高等方面是需要考虑的关键问题。文章详细介绍了微生物合成乳酸的细胞工厂构建研究进展,并对当前面临的挑战和未来的研究方向进行了探讨,旨在为工业微生物高效合成乳酸提供借鉴。     

关于普及与提高酒曲生产科研水平、促进酿酒工业发展的建议

一关于培养工厂微生物技术人材、加强工厂微生物实验室建设的建议。随着科学技术的发展,我国酿酒工业已由古老的传统生产工艺逐步向现代化工业生产方向发展。因此,酒曲微生物菌种的管理和科研工作,直接关系到工厂的产品质量和产量,所以如何加强和武装工厂微生物实验室已成为工厂的重要措施和迫切要求。目前工厂微生物实验室除少数工厂外,大多数中小型厂未引起应有的重视,普遍存在着人员少、技术力量弱、设备差、技术素质低等情况,从而影响了酒曲微生物生产技术的提高。为此,建议有关部门以举办培训班的形式,培养和提高工厂技术人员的水平,同时工厂应添置必要的仪器设备,武装实验室,以更好地开展酒曲微生物生产和科研工作,为生产服务。     

清酒酿酒酵母酒精耐受机理的研究进展

清酒酿酒酵母是清酒生产过程中的关键微生物,发酵过程中逐渐积累的酒精会对酵母细胞产生毒害作用,从而抑制了细胞的生长代谢和更高浓度酒精的形成。因此,对酵母细胞酒精耐受机理的研究,为筛选、构造高产酒精和高酒精耐受性酵母菌种提供理论基础。本文从细胞壁、细胞膜、热休克蛋白、贮藏性糖类、氨基酸等方面阐述酵母细胞酒精耐受机理,并在细胞生理学的基础上分析清酒酵母具有较高的酒精产率和相对较差的酒精耐受性的原因。     

微生物法生产鸟氨酸的代谢工程研究进展

鸟氨酸作为非蛋白氨基酸,因具有降低异常的血氨浓度,减少体内脂肪堆积,促进能量合成等多种生理功能,在食品,医药和保健等行业中备受关注。主要综述鸟氨酸的生产状况及微生物法生产乌氨酸过程中的代谢工程技术应用研究进展。     

施氮对烤烟氮素积累、分配及土壤氮素矿化的影响

在田间试验条件下,通过设置不同的施氮量处理研究了施氮对烤烟氮素累积、分配及棕壤氮素矿化的影响。结果表明,随施氮量增加,烟株氮素累积量增加;不施氮处理的氮素快速累积期在移栽后9—11周,之后烟株氮素累积量降低;而施氮处理烤烟的氮素快速累积期提前至移栽后7—9周,之后烟株氮素累积量继续增加。氮素在不同器官中的分配比例为叶片>茎>根系,随生育进程,中部叶及下部叶的氮素分配比例降低,烟茎氮素分配比例增加,根系氮素分配比例变化较小;施氮推迟了上部叶最大氮素分配比例出现的时间,不施氮、施纯氮82.5、105.0 kg/hm2处理分别出现在移栽后11周、13周和15周。随施氮量增加,土壤无机氮含量及氮素表观矿化量增加;施氮推迟了土壤无机氮含量高峰值及阶段氮素表观矿化量高峰值的出现时间。在植烟条件下,移栽后5周内各处理的氮素表观矿化量均为正值,6周后均为负值,与施氮量无关。     

氮肥施用与烤烟氮素营养关系研究

通过调查、营养诊断与化学分析等方法,研究了烤烟叶片硝酸盐浓度速测结果与烟株氮素营养状况之间的对应关系.结果表明,施氮量对烤后烟叶产质量和内在化学成分中总氮和烟碱含量有较大影响;烟株大田生育期内最新平展叶硝酸盐浓度呈反"S"型变化,该曲线可用二元四次方程曲线拟合,相关关系极显著;不同农户烟株硝酸盐浓度下降的反"S"型曲线在横坐标水平上出现较明显变异,纵坐标方向变异较小.最新平展叶硝酸盐浓度与施氮量和烟叶氮素含量有较好的对应关系,能够反映大田烟株氮素营养状况,可用于大田烟株氮素营养速测.     

Effect of Nitrogen Solubility on Nitrogen Lactating Dairy Cattle,

Three nitrogen-balance trials were used to measure nitrogen utilization in lactating dairy cows. In each trial, the basic diet was a complete feed containing 55% corn silage and 45% grain mixture (dry-matter basis). The crude protein contents of the complete diets in trials 1, 2, and 3 were 12, 13, and 15%, respectively. Four high-producing Holstein cows similar in age and producing ability and within 30 to 45 days postpartum were used in each 12-wk trial in a Latin-square experimental design. Urea was the treatment variable supplying approximately 0, 8, 16, or 24% of the total dietary nitrogen. The measured solubility of the nitrogen in the diets ranged from 31.5 to 48.7%. The data were fitted to a multiple linear-regression model to determine coefficients of nitrogen utilization. The utilization coefficients for soluble nitrogen and insoluble nitrogen were relatively constant across the three trials, but in each trial the utilization coefficient for insoluble nitrogen was greater than for soluble nitrogen.     

制革过程中氨氮和总氮产污系数的试验模拟核算

通过实验室模拟制革过程,测定各工序原料水、废水及洗皮废水中的氨氮和总氮,并结合典型制革企业废水氨氮与总氮实测,分析制革废水氨氮与总氮的主要来源及产污特征,并进行产污系数核算。结果表明:氨氮主要来源于各工序所加化料,且各工序分布不均。以上研究为制革废水中氨氮处理提供了基本理论与依据。     

Glutamine Nitrogen and Ammonium Nitrogen Supplied as a Nitrogen Source Is Not Converted into Nitrate Nitrogen of Plant Tissues of Hydroponically Grown Pak-Choi (Brassica chinensis L.)

ABSTRACT:  Many vegetables, especially leafy vegetables, accumulate NO⁻₃-N in their edible portions. High nitrate levels in vegetables constitute a health hazard, such as cancers and blue baby syndrome. The aim of this study was to determine if (1) ammonium nitrogen (NH⁺₄-N) and glutamine-nitrogen (Gln-N) absorbed by plant roots is converted into nitrate-nitrogen of pak-choi ( Brassica chinensis L.) tissues, and (2) if nitrate-nitrogen (NO⁻₃-N) accumulation and concentration of pak-choi tissues linearly increase with increasing NO⁻₃-N supply when grown in nutrient solution. In experiment 1, 4 different nitrogen treatments (no nitrogen, NH⁺₄-N, Gln-N, and NO⁻₃-N) with equal total N concentrations in treatments with added N were applied under sterile nutrient medium culture conditions. In experiment 2, 5 concentrations of N (from 0 to 48 mM), supplied as NO⁻₃-N in the nutrient solution, were tested. The results showed that Gln-N and NH⁺₄-N added to the nutrient media were not converted into nitrate-nitrogen of plant tissues. Also, NO⁻₃-N accumulation in the pak-choi tissues was the highest when plants were supplied 24 mM NO⁻₃-N in the media. The NO⁻₃-N concentration in plant tissues was quadratically correlated to the NO⁻₃-N concentration supplied in the nutrient solution.     

氮素调理剂对烟叶质量及土壤速效氮的影响

研究了土壤氮素调理剂对土壤速效氮含量的影响。室内试验结果表明,施用土壤氮素调理剂能够显著降低土壤速效氮含量,施用调理剂25d后土壤速效氮含量最低降到19.81mg/kg。田间试验结果表明,打顶后施用土壤氮素调理剂,可以有效降低中上部烟叶烟碱含量,提高产值和中上等烟的比例,改善原烟的外观质量和内在品质。施用量以1500kg/hm2 微生物Ⅱ为宜。     

氮氧化物电化学传感器

比较了液体电解质、固体电解质和固体聚合物电解质NOx电化学传感器的优缺点,指出基于固体聚合物电解质和气体扩散电极而制备的电化学NOx传感器将成为未来NOx电化学传感器开发的热点.     

食品中氮含量的差分脉冲极谱测定法

研究了用差分脉冲极谱测定食品吕氮含量的方法,将样品用凯氏烧瓶消化,消化液经稀释后定量吸取到,甲醛醋酸盐缓冲溶液中,氨与甲醛反应生成六亚甲基四胺,电位在－０．９Ｖ处产生极谱波,以及谱波的峰高定量。本法重复测定的变异系数为４．６％－５．２％,回收率为９４．５％－１０３．１％,对人奶和食品分析的结果与凯氏定氮法比较,没有显著性差异。