基于蛋白质组学分析尿嘧啶对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的影响

为了解尿嘧啶对出芽短梗霉生长及合成普鲁兰多糖的内在机制,研究了尿嘧啶在普鲁兰多糖发酵过程中的最适添加量与最适添加时间。利用非标记（Label-free）定量技术和液相色谱-串联质谱技术比较出芽短梗霉发酵后期（88 h）的蛋白质组分,并对其差异蛋白质进行生物信息学分析。结果表明:在48 h添加0.5 g/L的尿嘧啶对普鲁兰多糖的产量提高最为显著,在5 L发酵罐上验证,产量由70.13 g/L提高到86.27 g/L,提高了23%。进行蛋白质组分分析鉴定出80个差异性蛋白质,其中包括40个上调蛋白和40个下调蛋白（差异倍数>2,P<0.05）,对这些差异蛋白进行聚类分析、GO功能富集分析、KEGG通路分析显示上述差异蛋白广泛涉及细胞过程、代谢过程等重要生物过程。差异蛋白质主要参与糖酵解、果糖和甘露糖代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酮酸代谢和TCA循环等代谢过程,最终引起普鲁兰多糖产量的变化。为进一步了解出芽短梗霉产普鲁兰多糖的代谢机理提供了分子基础。     

碳源对出芽短梗霉发酵生产普鲁兰多糖的影响

原糖发酵生产普鲁兰多糖对于蔗糖的深加工具有重要意义。本研究考察了不同碳源底物对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵生产普鲁兰多糖的影响。结果表明,原糖发酵生产的普鲁兰多糖产量要比白砂糖、葡萄糖和淀粉高16%~53%,且多糖颜色较浅;通过正交试验优化后,发酵培养基的普鲁兰多糖产量可以达到12.39 g/L,多糖转化率可以达到26.65%。     

出芽短梗霉最佳培养条件的研究

本文研究了出芽短梗霉Aureobasidium pullulans发酵生产普鲁兰多糖时的氮源、碳源及发酵条件，得出了菌株产普鲁兰多糖的最佳碳氮比及最适培养条件，结果表明，在本研究条件下，该菌株葡萄糖转化率可达60％以上，多糖产量达到6.0％以上。     

pH值对普鲁兰多糖发酵的影响及其机理分析

探究不同pH值条件对出芽短梗霉CGMCCNO.7055合成普鲁兰多糖的影响。同时通过测定合成普鲁兰多糖的前体尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)含量及其相关酶磷酸葡萄糖变位酶(phosphoglucomutase,PGM)和UDPG焦磷酸化酶(Uridine diphosphate glucose pyrophosphorylase,UGPase)活性来分析普鲁兰多糖合成机理。结果发现一种双阶段调控pH值的方法,即第一阶段,发酵开始后24 h(OD6200.5)控制初始pH 6.0;第二阶段,发酵24 h后(OD6200.5)调控pH值到5.0并维持恒定,此阶段磷酸葡萄糖变位酶(PGM)和UDPG焦磷酸化酶(UGPase)活性最高。采用该方法使普鲁兰多糖产量达到(92.5±2.41)g/L,生物量达到(13.87±0.89)g/L,经相关性检验发现该发酵条件下普鲁兰多糖产量与尿苷二磷酸葡萄糖含量呈显著负相关关系。     

淀粉质原料在普鲁兰多糖生物合成中的作用及生理机制

为了考察不同淀粉质原料对出芽短梗霉生物合成普鲁兰多糖的影响,本文分别选用来源于木薯、玉米、马铃薯、红薯和小麦等作物的淀粉作为碳源发酵生产普鲁兰多糖。结果发现,木薯淀粉有利于普鲁兰多糖的生物合成,最高产量达到23.96 g/L;红薯淀粉则不利于普鲁兰多糖的合成,显著（P<0.05）降低了普鲁兰多糖的产量和分子量。进一步地,对普鲁兰多糖分批发酵动力学参数和生理学指标进行分析比较,发现木薯淀粉提高了普鲁兰多糖合成关键酶活性和胞内前体物质尿苷二磷酸葡萄糖的含量,进而提高了普鲁兰多糖的合成能力和产量;而红薯淀粉则提高了普鲁兰多糖降解酶活性,显著（P<0.05）降低了普鲁兰多糖的分子量。对普鲁兰多糖分批发酵碳源成本进行估算,发现利用木薯淀粉合成普鲁兰多糖的碳源成本只有葡萄糖对照组的56.6%。该研究结果为普鲁兰多糖的廉价高效生产提供了可行的技术参考。     

基于代谢组学分析MgSO4·7H2O和K2HPO4协同对普鲁兰多糖生物合成的影响

基于代谢组学技术中的气相色谱-质谱法(Gas chromatography mass spectrometry,GC-MS),研究MgSO4·7H2O和K2HPO4对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的影响.结果 表明:在基础培养基中分别添加0.76 g/L MgSO4·7H2O或8.58 g/L K2HPO4均不能提高普鲁兰多糖...     

诱导物对出芽短梗霉木聚糖酶活力和阿魏酰低聚糖合成的调控影响

以麦麸为原料诱变选育的不产黑色素出芽短梗霉为发酵菌株,利用其发酵过程中合成的木聚糖酶水解麦麸纤维,制备阿魏酰低聚糖(FOs)。研究碳源、氮源、金属离子和表面活性剂等诱导物对出芽短梗霉木聚糖酶活力和FOs合成的影响,以探明各物质对出芽短梗霉木聚糖酶活力和FOs合成的影响;利用正交试验设计方法研究各物质添加量对出芽短梗霉产酶和FOs的影响,确定芽短梗霉发酵制备FOs的最佳培养基。结果表明:50g/L麦麸处理液中添加15g/L葡萄糖、1g/L蛋白胨和1g/L玉米浆,FOs产量和木聚糖酶活力最高分别达到627nmol/L和52.66IU/mL。     

表面活性剂在生物转化法合成普鲁兰中的作用及生理机制

考察斯潘类和吐温类表面活性剂在利用出芽短梗霉全细胞生物转化合成普鲁兰多糖中的作用,结果发现20 g/L斯潘80和5 g/L吐温80将细胞的普鲁兰合成能力分别提高了46.5%和32.9%,二者复配使用进一步提高了普鲁兰产量和合成效率。通过对相关生理生化参数进行测定,发现斯潘80和吐温80增加了细胞膜的通透性,提高了普鲁兰合成关键酶的活性,提升了胞内尿苷二磷酸葡萄糖和能量物质ATP的水平,加速了ATP的再生,在促进物质和能量代谢的基础上,实现了普鲁兰产量和合成效率的提高。研究结果部分解析了表面活性剂提高普鲁兰合成效率的生理机制,同时也为其他类似结构微生物多糖的高效合成提供技术参考。     

基于遗传算法进化的人工神经网络(GA-ANN)对葡萄糖发酵生产普鲁兰多糖的条件优化

基于遗传算法进化的人工神经网络,以葡萄糖为原料,对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的发酵培养条件进行优化。首先通过单因素试验和Plackett-Burman实验筛选显著因素,再进行Box-Behnken实验建立数据样本,最后利用Matlab建立神经网络模型寻找最优解。结果表明,葡萄糖和酵母抽提物对普鲁兰多糖的合成具有显著的正效应,K₂HPO₄对普鲁兰多糖的合成具有显著的负效应。遗传算法-人工神经网络的决定系数与相对误差分别为0.998 8与1.72%。最终优化获得普鲁兰多糖发酵的最佳培养基组分为葡萄糖150 g/L,酵母抽提物7.1 g/L,MgSO₄·7H₂O 1.4 g/L,K₂HPO₄ 7 g/L,NaCl 7 g/L,自然pH。在此条件下,普鲁兰多糖的产量为83.25 g/L,较优化前提高了79.73%。经济分析表示优化后的培养基成本较优化前降低了约70%。该研究结果为普鲁兰多糖的工业化生产提供了数据支撑,有助于提升普鲁兰多糖在行业中的竞争力。     

酵母粉对出芽短梗霉发酵普鲁兰多糖相对分子质量的影响

以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)CGMCC.11062为出发菌株,研究了不同质量浓度酵母粉对普鲁兰多糖产量、结构及相对分子质量的影响。结果表明酵母粉质量浓度对出芽短梗霉的产量和相对分子质量影响显著,而普鲁兰多糖的结构基本不受其影响。在未加酵母粉时,菌体质量浓度5.92 g/L,普鲁兰多糖产量34.74 g/L,残糖质量浓度44.18 g/L,而当酵母粉质量浓度为1.5 g/L时,普鲁兰多糖的产量出现最大峰值,达到了61.32 g/L,然而,过多的酵母粉供给造成了碳源流向生物体,普鲁兰多糖产量减少。未加酵母粉时生产的普鲁兰多糖相对分子质量最大,重均相对分子质量Mw为529 528,随着酵母粉质量浓度的增加,生成的普鲁兰多糖相对分子质量逐渐降低,重均相对分子质量Mw从529 528降低到183 278,表明酵母粉可能会诱导普鲁兰多糖降解酶的产生,并导致普鲁兰多糖相对分子质量及产量的降低。这些研究为不同特性普鲁兰多糖的生产提供技术指导。     

响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

通过对出芽短梗霉生长的培养基进行优化,以提高普鲁兰多糖的产量。首先采用单因素试验筛选出有显著效应的3个因素,再利用响应面Box-Behnken设计优化显著因素的水平。结果表明：碳源(蔗糖)添加量、氮源(酵母浸膏)添加量和金属离子对粗普鲁兰多糖的产量都有显著影响(P＜0.05),蔗糖添加量和酵母浸膏添加量的交互作用相对明显,蔗糖添加量和金属离子以及酵母浸膏添加量和金属离子的交互作用不显著。优化的培养基组成为：蔗糖添加量56.63g/L、酵母浸膏添加量3.74g/L、金属离子选择Mg2+,此条件下粗普鲁兰多糖产量为60.358g/L。     

发酵生产普鲁兰多糖现状

普鲁兰多糖是由出芽短梗霉发酵所产生特殊的微生物胞外多糖,在医药、食品、轻工、化工和石油等领域具有广泛的应用。普鲁兰多糖发酵过程中,通气量、pH、温度、培养基成分（碳源、氮源、金属离子、起始离子及磷酸盐的选择）对发酵生产转化普鲁兰多糖的产量和质量均有影响。发酵转化率的进一步提高,抑制色素的生成和利用工业废物作为原料等方面是进一步研究普鲁兰多糖发酵的重点。     

茁芽短梗霉P1012产普鲁兰多糖的条件优化

研究了培养基组分(蔗糖、米糠和L-抗坏血酸)及发酵条件(pH、温度、接种量和转速)对茁芽短梗霉P1012(Aureobasidium pullulans P1012)产普鲁兰多糖的影响,以期提高普鲁兰多糖的产量。研究对培养基组分进行单因素试验及优化发酵条件,再结合正交试验考察了三因素(米糠、蔗糖和L-抗坏血酸)两水平对普鲁兰多糖产量的影响,从而优化茁芽短梗霉P1012发酵工艺,并通过上5 L发酵罐发酵培养验证。试验确定最佳培养基配方为蔗糖70 g/L、米糠3 g/L和L-抗坏血酸3 g/L。发酵条件控制为温度28℃、p H 5.0、接种量4%以及转速200 r/min。经5 L发酵罐培养后,测定普鲁兰多糖产量达到43.77 g/L,糖转化率为62.53%。发酵液pH由5.00升至6.56,黏度达到52.10m Pa·s,具有特别的芳香气味。获得茁芽短梗霉P1012的发酵工艺参数,为进入工业化生产提供依据。     

高效凝胶色谱法同时测定普鲁兰多糖生物合成过程中分子量和含量

为了建立出芽短梗霉发酵过程中同时测定普鲁兰多糖分子量和含量的高效分子排阻色谱分析方法。采用保护柱(Ultrahyfrogel~(TM)6×40 mm)和凝胶柱(Ultrahydrogel~(TM) Linear 7.8×300 mm),流动相0.1 mol/L NaNO_3,流速0.5 mL/min,柱温30℃,示差折光检测器(Waters 2424),以普鲁兰多糖分子量标准物进行分子量和含量标准曲线测定,利用建立的方法和标准曲线测定出芽短梗霉CGMCC No.11602发酵过程中普鲁兰多糖的分子量大小和含量。结果表明:普鲁兰多糖重均分子量(Molecular weight,Mw)在9.6 kDa~2 350 kDa范围内,线性关系良好(R~2=0.99),含量范围为0.2 g/L~1.0 g/L时,线性关系良好(R~2=0.99),相比于传统的方法,利用发酵液同时测定普鲁兰多糖含量和分子量与传统测定方法结果无显著性差异(p0.05)。通过新的检测方法,不仅能够实现普鲁兰多糖发酵过程中含量与分子量的实时检测,也为可控性生产不同分子量普鲁兰多糖提供技术手段。     

透析培养法稳定出芽短梗霉摇瓶发酵条件的研究

以出芽短梗霉色素低产株G58-2为生产菌株,研究了其透析培养下的菌体形态,及普鲁兰多糖摇瓶发酵的最佳条件。结果表明,通过透析培养制备的发酵接种液优于普通培养,在其OD600为0.442,接种龄36h,初始pH7.0,装液量50 mL/250 mL,摇床转速200 r/min条件下培养84 h出芽短梗霉G58-2不仅色素含量低,粗多糖产量可达到4.84 g/100 mL,并且实验稳定性有效提高。     

转录组测序分析氯化钠对普鲁兰生物合成的影响

考察氯化钠对出芽短梗霉生物合成普鲁兰的影响，结果发现氯化钠有助于提高普鲁兰产量，但不利于将普鲁兰分子质量维持在较高水平。与对照组（0 g/L氯化钠）相比，实验组（3 g/L氯化钠）的普鲁兰分批发酵产量提高了17.6%，而普鲁兰最终分子质量却降低了55.8%。对出芽短梗霉细胞的转录组进行测序和分析，共鉴别出659 个显著性差异表达基因，其中实验组有227 个基因表达上调，有432 个基因表达下调。对这些差异表达基因进行基因本体论（Gene Ontology，GO）功能注释和京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）数据库通路富集分析，结果表明氯化钠影响了部分水解酶和具有离子、小分子绑定功能蛋白编码基因的表达水平，这些基因参与碳水化合物代谢、淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖异生等代谢过程，最终导致普鲁兰产量和分子质量的显著变化。     

响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

采用响应面分析法对出芽短梗霉生产普鲁兰多糖的发酵培养基进行优化。采用Plackett-Burman实验筛选出影响普鲁兰多糖产量的主要因素为蔗糖、NaCl和FeSO4,利用最陡爬坡路径逼近响应区域,应用Box-Behnken设计和响应面分析优化得到最佳发酵培养基,发酵单位较优化前提高了30.1%。     

无机氮源对出芽短梗霉发酵普鲁兰多糖分子量的影响

以出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)CGMCC No.11062为出发菌株,研究五种无机氮源对普鲁兰多糖产量、结构、纯度及分子量的影响。结果表明:无机氮源种类对普鲁兰多糖产量和分子量产生显著影响,未影响普鲁兰多糖结构和纯度。其中,以硫酸铵(1.5 g/L)为唯一氮源时普鲁兰多糖产量达到32.84 g/L,重均分子量(Weight-average Molecular Weight,Mw)最大,为799823ku。硫酸铵浓度对普鲁兰多糖的产量和分子量影响显著,而未显著影响普鲁兰多糖结构。随着硫酸铵浓度的增加,普鲁兰多糖产量和分子量同时增加;当硫酸铵浓度为1.5 g/L时,普鲁兰多糖的产量出现最大值,为32.45 g/L;而当硫酸铵浓度为2.1 g/L,普鲁兰多糖重均分子量(Mw)最大,达到1236958 ku。所有制得的普鲁兰多糖纯度在95%~99%之间。这些研究可为不同分子量普鲁兰多糖生产提供技术指导。     

普鲁兰糖无色素发酵工艺研究

目的获取普鲁兰糖产量高且色素分泌少的突变菌株,优化普鲁兰糖的发酵工艺。方法紫外法诱变出芽短梗霉;通过测定普鲁兰糖的产量优化培养基组成及发酵条件。结果获得了高产普鲁兰糖且色素分泌量少的突变菌株;优化后培养基组成为:蔗糖10%,酵母膏0.2%,(NH4)2SO4 0.06%。初始pH 6.5。工艺优化后发酵过程无色素分泌,普鲁兰糖产量达到67.2 g/L。结论得到了普鲁兰糖产量高且色素分泌少的突变菌株,工艺优化后发酵过程无色素分泌。     

维生素B5对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的影响

普鲁兰多糖是由出芽短梗霉产生的胞外多糖,在食品、制药和化妆品等行业有广泛应用。该文研究了维生素B₅对普鲁兰合成的影响。为了揭示维生素B₅对普鲁兰产量影响的潜在机制,研究了发酵过程中关键酶的活性变化,并利用非标记定量技术和液相色谱-串联质谱技术比较出芽短梗霉发酵前期（24 h）和后期（84 h）蛋白质组分,并对其差异蛋白质进行生物信息学分析。结果表明,在发酵培养基中添加0.2 g/L维生素B₅可以使普鲁兰多糖分批发酵产量由87.3 g/L提高至102 g/L,普鲁兰重均分子质量由2.14×10² kDa下降到1.11×10²kDa;实验组磷酸葡萄糖变位酶、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、葡萄糖基转移酶、α-淀粉酶和普鲁兰酶活性分别提高了6.9%、19.8%、20.9%、20.8%、12.1%。在蛋白质组分分析的两个时间点分别鉴定出差异蛋白质387和381种（差异倍数>1.5,P<0.05）,对这些差异表达蛋白进行GO功能富集和KEGG通路富集分析显示上述差异蛋白广泛涉及细...