ε-聚赖氨酸产生菌的鉴定及产物特性研究

对土壤中分离获得的1株ε-聚赖氨酸产生菌YB12进行形态、生理生化特征和16S rDNA分析,将其归类为白色链霉菌(Streptomyces albus).通过薄层色谱、高效液相色谱、红外光谱、1H NMR和Tricine-SDS-PAGE 等分析方法对YB12发酵产生的ε-聚赖氨酸进行产物特性和抑菌效果研究.结果表明:白色链霉菌YB12所产聚赖氨酸的单体连接方式为ε型,分子质量为4.85kDa.对其敏感菌枯草芽孢杆菌的抑菌效果明显.     

灵芝TR6号菌株液体培养产漆酶条件的研究

分别用碳源、氮源、铜离子、诱导剂等不同的培养方式优化液体培养条件,并研究其对灵芝TR6号菌株漆酶分泌能力的影响.结果表明:与静止培养相比较,摇床培养能明显促进灵芝TR6号漆酶的分泌.以可溶性淀粉(25g/L)为碳源,胰蛋白胨为氮源(2 g/L),培养7 d后添加硫酸铜使铜,使离子浓度达到1.0mmol/L.以0.03 mmol/L ABTS作诱导剂.灵芝TR6号菌株分泌漆酶最多,漆酶活性可迭11 000 U/L.     

从头合成赤松素大肠杆菌工程菌的构建

赤松素是高价值芪类保健营养品白藜芦醇的类似物,具有预防心血管疾病、抗癌和治疗关节炎等与其相对应的多种生物活性。本研究采用基因工程手段创制出一种从头生物合成赤松素的方法,以缓解目前赤松素供求不足的问题。把带有苯丙氨酸解氨酶(PAL),肉桂酸辅酶A连接酶(4CL)和赤松素合酶(STS)编码基因的组成型表达载体转化高产L-苯丙氨酸大肠杆菌ATCC31884,并通过PCR鉴定后,获得重组工程菌株。工程菌进行摇瓶培养,对培养液进行高效液相色谱检测,确定工程菌具有生物合成赤松素的能力。随后通过对工程菌在不同培养时间产物生成量的比较,结果表明,赤松素在发酵12 h后增长缓慢,24 h培养液中的赤松素含量最高,为0.32 mg/L,而其中间体肉桂酸的积累最高达到52.92 mg/L。这表明,大肠杆菌工程菌能在不添加任何前体物的情况下,利用自身代谢从头合成赤松素,但中间体肉桂酸的转化能力不足,有待下一步实验进行改善。     

植物乳杆菌降胆固醇Lp10菌株的rhaD基因敲除株的构建

以转录组数据为依据推测植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中rhaD基因参与胞外多糖(exopolysaccharide,EPS)合成代谢中的鼠李糖代谢过程,从而通过调节胞外多糖合成并利用其吸附作用达到降胆固醇效果。为了进一步验证rhaD基因的功能,本论文研究利用同源重组技术,构建rhaD基因敲除载体,采用电击转化方法将构建的敲除载体导入植物乳杆菌Lp10菌株感受态细胞,并在抗性平板上筛选转化子,以转化子的基因组DNA为模板进行PCR及测序鉴定,再利用邻苯二甲醛法测定突变株与初始菌株的降胆固醇能力。结果表明,敲除载体pNZ5319-rhaD被成功构建,测序结果显示rhaD基因被成功敲除;敲除菌株的降胆固醇能力略有上升。本论文研究结果不仅为植物乳杆菌基因敲除载体的构建提供了实验技术支持,同时为植物乳杆菌降胆固醇相关功能基因的验证分析奠定了理论依据。     

蛹虫草子实体中新型类胡萝卜素的提取工艺优化

蛹虫草作为一种新食品原料,富含水溶性的新型类胡萝卜素。以蛹虫草子实体为原料,筛选一种安全的提取溶剂和无环境污染的细胞破碎方法,以获得类胡萝卜素的最适提取工艺参数。以类胡萝卜素得率为指标,采用7种溶剂分别提取类胡萝卜素,最终确定乙醇溶液为最适提取溶剂。分别采用超声波破碎法和酸热法提取类胡萝卜素,结果表明超声波破碎法较酸热法更有利于类胡萝卜素的提取。在单因素试验基础上,选取乙醇浓度、提取时间、提取温度为自变量,采用Box-Behnken试验设计建立回归模型,获得了类胡萝卜素的最适提取工艺参数为乙醇体积分数73.4%,提取时间30.4 min,提取温度54.4℃。在此条件下,类胡萝卜素得率的预测值为2969.23μg/g,验证试验的试验值为3017.31μg/g,预测值和试验值差异不显著,回归模型拟合程度良好。     

北冬虫夏草抗氧化系统对金属离子和氧化物的响应分析

本研究探讨了Mn2+、Cu2+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+等金属离子和高锰酸钾、过氧化氢等氧化物对北冬虫夏草类胡萝卜素累积和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响,结果表明Mn2+、Cu2+以及高浓度的Mg2+对蛹虫草类胡萝卜素的积累起到抑制作用;Na+、Ca2+、Ba2+、Al3+和低浓度的Mg2+则能促进类胡萝卜素的积累;低浓度的高锰酸钾和中高浓度的过氧化氢对类胡萝卜素的积累起抑制作用;0.3%、0.4%的高锰酸钾和1%的过氧化氢能促进类胡萝卜素的积累。其中促进北冬虫夏草类胡萝卜素积累效果最好的是2%的Mg2+,该胁迫条件下类胡萝卜素产量达到279.21 μg/g,比空白对照组提升了184.9%。Mn2+、Ba2+、Al3+在低浓度时提高SOD活性,高浓度时降低SOD活性,当浓度均为3%时,SOD活性最高;Cu2+则相反,在低浓度时抑制SOD活性,高浓度时提高SOD活性;Ca2+、Mg2+对SOD的影响较为复杂,随着浓度升高,SOD活性先升高再下降再升高,SOD酶活性峰值均出现在离子浓度为1%处;Na+对SOD活性整体影响不大;高锰酸钾明显促进SOD酶的活性,而过氧化氢明显抑制SOD酶活。其中促进北冬虫夏草SOD酶活效果最好的是3%的Al3+,该胁迫条件下SOD酶活达到167.62 U/g,比空白对照组提升了4.82倍。研究结果显示,金属离子和氧化物等胁迫因子能够引起北冬虫夏草抗氧化系的应激反应并在一定程度上提高抗氧化物质累积量,这为利用北冬虫夏草菌丝体发酵生产抗氧化物质奠定实验基础。     

高产类胡萝卜素的蛹虫草固体发酵体系研究

蛹虫草类胡萝卜素是一种水溶性天然色素,具有抗炎、抗氧化、免疫调节等多种功效,在食品工业中具有广泛的应用空间,是一类亟待开发的新型色素。以类胡萝卜素含量为指标,采用谷物类培养基优化3株类胡萝卜素高产菌株的固体发酵培养基,结果表明:菌株CM10的类胡萝卜素产量最高,其最佳培养基配方为小麦73%、麸皮20%和玉米7%。通过两段培养和单因素及响应面试验,确立蛹虫草CM10的最佳固体发酵体系为:基质颗粒度10目,基质初始含水量48%,自然pH,接种量25%,黑暗培养时间12 d,黑暗培养温度22℃,装料量25 g,光照温度25℃和光照时间14 d。此时,类胡萝卜素含量最高,达346μg/g。     

利用TAIL-PCR技术克隆猴头菇β-glucosidase基因

根据已知的β-glucosidase基因的保守序列设计引物,从猴头菇的菌丝体中克隆到β-glucosidase基因片段B1,再利用TAIL-PCR技术扩增B1两端的侧翼序列B2和B3,B2和B3序列经Blastn、ORF和Primer5·0软件分析后,再设计B2和B3侧翼序列的特异引物对猴头菇的基因组DNA进行扩增,最终扩增到全长的β-glucosidase基因,其大小为2226bp。     

银耳芽孢多糖发酵培养基配方、发酵条件的优化及其放大发酵试验

为开发银耳芽孢高产胞外多糖深层液态发酵培养基,提高银耳芽孢多糖的发酵产量以及实现规模化生产应用,本研究采用单因素实验探索不同来源的碳氮源及营养元素对银耳多糖产量的影响,并结合Plackett-Burman和Box-Behnken响应面设计,得到高产胞外多糖的发酵培养基配方和发酵条件,进一步使用50 L发酵罐进行了发酵工艺的验证。结果表明:优化后得到银耳芽孢高产胞外多糖发酵培养基配方为:葡萄糖35 g/L,NaCl 0.6 g/L,复合氮源（酵母浸膏和玉米浆干粉1:1）3.6 g/L,MgSO₄ 0.5 g/L,KH₂PO₄ 1 g/L;最适发酵条件为:发酵温度27 ℃,发酵初始pH5,发酵时间6 d,接种量3%（v/v）,摇床转速150 r/min。优化完后银耳芽孢胞外多糖产量为214.45 mg/100 mL,在摇瓶发酵阶段达到了较高的产量水平。50 L发酵罐放大发酵中验证多糖得率为258.78 mg/100 mL,比摇瓶实验得率提高了21.03%。本次优化显著促进了银耳芽孢胞外多糖的产量,为其规模化工业生产提供理论支持。     

南海海域MODIS-Aqua叶绿素浓度产品的精度对比和区域性算法修正

利用2004~2012年在南海获得的9个航次的实测Chl-a数据,采用NASA标准业务化算法OC3和针对低Chl-a水体所发展的最新算法OCI反演获得了相应的MODIS-Aqua Chl-a产品。通过建立实测与遥感产品的时空匹配数据对,开展了Chl-a产品的适用性评估,并对比分析了上述两种算法的性能。在此基础上,利用南海实测遥感反射率(Rrs(λ))和MODIS-Aqua Rrs(λ)产品以及相应实测Chl-a的匹配数据集,分别对算法OC3和OCI进行了区域性修正。结果显示:基于算法OC3和OCI反演所得的MODIS-Aqua Chl-a产品值均高估了实测值,平均绝对误差(APD)的精度分别为56.30%和42.58%,且算法OCI可明显改善低Chl-a水体(0.25 mg·m-3)的反演精度;采用南海MODISAqua Rrs(λ)产品与实测Chl-a匹配数据集(N=82)修正后的区域性算法NOC3和NOCI的精度均有不同程度提高,APD精度分别为37.85%和36.74%;采用现场实测Rrs(λ)与Chl-a匹配数据集(N=123)进行区域性修正后的算法INOC3和INOCI的APD精度分别为36.61%和37.79%,上述两种方案精度较为接近。因此,对于南海海域而言,算法的区域性修正对于改善MODIS-Aqua Chl-a产品精度非常重要。