代谢工程调控策略在生物合成氨基酸及其衍生物中的应用

氨基酸的工业化生产已有上百年历史，多用于动物饲料和食品添加剂；很多种类的氨基酸如L-半胱氨酸、β-丙氨酸、S-腺苷甲硫氨酸、4-羟基异亮氨酸和高丝氨酸等也具有很高的应用价值。相较于化工合成或分离提取的方式，利用微生物细胞作为平台生产氨基酸及其衍生物具有绿色安全、可持续等独特的优势。本文综述了近年来微生物合成氨基酸及其衍生物的研究进展，分别介绍了碳源的高效利用、限速步骤的调节、碳通量的调节、转录和反馈抑制调节以及转运调节等代谢调控策略在提高微生物生产氨基酸及其衍生物效率的研究及应用，分析了不同调控策略的优势和缺点，总结了不同氨基酸及其衍生物的应用价值，最后展望了微生物作为细胞工厂生产各类氨基酸及其衍生物的广阔前景。     

HPLC法测定3种杂交翠菊花色苷的含量

采用高效液相色谱法(HPLC)对3种不同颜色的杂交翠菊花色苷含量进行测定。使用1%盐酸甲醇溶液分别对3种不同颜色翠菊花色苷进行提取,以矢车菊-3-O-葡萄糖苷为对照品,使用Zorbax SB-C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以甲醇-5%甲酸水溶液作为流动相进行梯度洗脱,流速为1 mL/min,检测波长为520 nm。结果表明,粉红色、紫红色、蓝紫色3种杂交翠菊花色苷含量分别为168.15、614.89、193.89 mg/100 g,紫红色杂交翠菊具有较好的应用开发价值。     

粘红酵母胞内L-苯丙氨酸解氨酶释放的研究

分别考察了液氮冷冻法、超声破碎法、甘氨酸与丙氨酸化学渗透法，不同化学渗透剂TritonX-100、Tween80、Span20、溴代十六烷基吡啶，有机溶剂甲苯、脲及EDTA对粘红酵母（Rhodotorula glutinis）胞内苯丙氨酸解氨酶（即PAL酶）释放及活力的影响，比较发现超声破碎与TritonX-100联用酶释放效果显著，先加入10％Triton X-100渗透6h，再在800W超声破碎30min，蛋白释放率达76．7％。总酶活70．3％，为提取胞内PAL酶提供了一种新方法。     

响应面法分析效应物对苯丙氨酸解氨酶活性的影响

实验考察了聚乙二醇6000、D-山梨醇、海藻糖、二巯基苏糖醇、甘油、戊二醛对酶反应中苯丙氨酸解氨酶活力的影响。单因子实验发现,0.5%聚乙二醇6000对PAL酶活的影响最大,可提高活力80.3%。响应面实验发现,海藻糖、聚乙二醇6000、二巯基苏糖醇在实验浓度范围内交互作用很小,0.62%海藻糖、0.54%聚乙二醇6000和0.31%巯基苏糖醇的组合可提高酶活92.9%。     

固定化酵母粒子中生产乙醇的定态分岔行为研究

运用变分原理和打靶法将分布参数系统的非线性边值问题转化为集总参数系统的初值问题，基于延拓算法，研究了固定床中球形固定化酵母粒子表面乙醇和葡萄糖浓度随参数的变化关系，得出了单颗粒固定化酵母生产乙醇的多定态特性。结果表明：随系统尺度三的变化，方程出现分岔点；方程的解与液相主体浓度有关。在某些条件下酵母粒子表面浓度有三个定态：在多定态区域，随三的增加，方程一个解支的乙醇浓度迅速增加，从而可以在固定床中通过控制粒径而使反应器达到较高的产率。研究结果为固定床反应器的开工及控制提供了重要的理论依据。     

有机相纳滤分离过程中浓度、电荷、溶剂对溶质截留行为的影响

研究了浓度、电荷和溶剂对膜通量和溶质截留率的影响．结果表明,在有机相中,溶质的截留率随浓度的增加而增加,该结果与水相纳滤的规律相反,通量衰减系数的分析结果发现,浓差极化是导致该结果的原因之一．溶质所带电荷对水相中的溶质截留率影响显著,但对有机相中的截留率影响很小,有机相中纳滤膜分离的主要机理为筛分效应。溶剂的粘度和极性是影响膜通量的主要因素,对于疏水性纳滤膜MPF-50,通量随黏度的增加而降低,溶剂极性与通量关系不明显;对于亲水性纳滤膜MPF-44,通量随极性的降低而降低,而与黏度关系不明显．在纯有机溶剂中,大豆异黄酮D的截留率随溶剂极性的增加而升高．但在甲醇-水的混合溶液中,大豆异黄酮D的截留随溶剂极性的增加而降低．目前普遍认为对于同种纳滤膜,相同有机分子在有机相中的截留率低于水中的截留率,但本文的研究发现,对MPF-50膜,大豆异黄酮D在甲醇和丙酮中的截留率反而显著高于水中的截留率,对该现象的解释有待进一步研究．     

纳滤在有机相分离过程中的研究进展及其应用

综述了纳滤在有机相分离过程中的研究进展及其应用现状．阐述了操作条件、物料性质及膜材料等一些因素对纳滤膜在有机相中分离过程的影响，并对一些经验传递模型进行了描述．纳滤在有机相分离过程中主要应用于食品加工、催化剂回收、以及制药工业等方面．     

缺氧/好氧膜-生物反应器处理高浓度含碳和氮工业废水

采用缺氧 /好氧膜 生物反应器 (MBR)处理高浓度含碳和氮工业废水 ,在缺氧反应器的水力停留时间 (HRT)为 5h ,好氧MBR的HRT分别为 1 5、1 0、6h时 ,考察了系统的同时除碳脱氮性能。结果表明 ,好氧MBR的HRT在试验范围内对系统的处理效果没有明显影响 ,即使MBR的HRT降低到 6h,系统对化学需氧量 (COD)、氨氮和总氮的去除率仍可达到 94%、90 %和 73 %以上 ,出水水质达到国家一级排放标准 ;系统中的生物反应对有机物和氮的去除起主要作用 ,但膜对混合液上清液COD有一定去除 ,主要对相对分子质量大于 1 0万的有机物有截留 ;由于膜的高效截留作用 ,MBR中可保持高浓度的污泥量和高硝化活性 ,确保了硝化反应的高效进行     

生物合成己二酸的代谢工程研究进展

己二酸是一种重要的大宗化学品,主要用于合成尼龙和聚氨酯泡沫塑料,市场需求巨大,其高效生物合成至今还未实现。本文概括了酿酒酵母中构建和优化新的己二酸合成途径研究进展。首先,通过体内及体外活性测试,对催化每一步反应的酶进行筛选,构建初步的代谢途径。利用组学分析诊断和定位生物合成途径的瓶颈。对于途径中的限速酶采用蛋白质工程手段进行改造。其次,利用合成生物学和代谢工程手段优化代谢途径。优化手段具体包括:通过模块化优化,平衡各个基因之间的表达;利用蛋白支架,构建酶反应的流水线,减少中间产物的扩散,提高反应效率;通过RNA干扰技术抑制竞争代谢途径的流量,提高目标代谢途径的通量。最后,利用CRISPR/Cas9及全局转录机器工程(gTME)等最新技术进行基因组编辑、重排转录网络,最终获得己二酸的高产菌株及适用于高效生产其他芳香族化合物的底盘酵母菌株。     

大孔吸附树脂法分离石榴籽中总多酚及其抗氧化活性研究

以安徽怀远石榴加工废弃物石榴籽为研究对象,建立了大孔吸附树脂纯化石榴籽中总多酚的方法:选择AB-8大孔吸附树脂为实验树脂,吸附过程为单分子层吸附,吸附等温线符合Langmiur方程,拟合方程为y=0.01211+0.02086x,R2=0.9977,理论最大吸附量为82.56mg/g湿树脂。石榴籽乙酸乙酯提取物水溶液以0.75mL/min流速上柱,以0.5mL/min流速洗脱,所收集产品总多酚含量由53.13%提高到78.80%;在Schaal烘箱实验中,12d后添加树脂富集的总多酚的猪油过氧化值为添加石榴籽乙酸乙酯粗提物猪油的1/3,为空白对照猪油的近1/9。