吡咯喹啉醌高产菌株选育及发酵优化

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone, PQQ)是一种红褐色、芳香、三环邻醌的化合物,作为辅因子参与电子传递。在食品、医药和化妆品领域具有重要的应用价值。近几年,微生物发酵法合成PQQ受到了越来越多的关注。该研究以一株具有PQQ生产能力的脱氮生丝微菌(CGMCC 1.12893)为出发菌株,其在摇瓶水平上初始PQQ产量为31.4 mg/L。通过采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)诱变和高通量筛选相结合的方法,筛选得到一株PQQ的高产突变菌株,编号为34,其PQQ产量提高至48.4 mg/L,相比原始菌株提高了54.1%。针对该最优突变菌株,在摇瓶水平上对碳源、氮源、金属离子和维生素等成分进行了优化,PQQ产量提高至105.2 mg/L。最后,在5 L发酵罐上对突变菌株进行验证培养,PQQ产量进一步提高至349.8 mg/L。该研究通过随机诱变筛选得到一株高产PQQ突变株,并通过培养基优化及发酵罐验证培养进一步提高了PQQ产量,研究结果为后续建立相应的发酵过程控制策略奠定了基础。     

吡咯喹啉醌研究新进展

吡咯喹啉醌（pyrroloquinoline quinone,PQQ）是细菌脱氢酶中的一种氧化还原辅助因子,又是一种抗氧化剂,能避免细胞内氧化反应以及体外生物活性物质产生活性氧导致的细胞损伤,为细胞的生长发育提供营养与维生素,同时使细胞具有抗氧化的耐受性。它对植物病原真菌起到生物控制剂的作用,能诱导蛋白激酶参与哺乳动物细胞分化发育过程。PQQ能通过增加不溶性磷酸盐的利用率来提高作物产量,它与氧化还原循环功能有很强相关性,具有抗神经退行性、抗癌、信号传导等功能。     

HPLC法测定吡咯喹啉醌(PQQ)中咪唑并吡咯喹啉(IPQ)的含量

目的:建立吡咯喹啉醌(PQQ)中IPQ的含量测定方法。方法:采用TCI Kaseisorb LC ODS 2000色谱柱(4.6mm×150mm,5μm);流动相为乙腈-缓冲溶液(配制10mmol的磷酸氢二钾和15mmol的四丁基溴化铵水溶液,用磷酸调节p H至7.4)[28∶72];紫外检测器,检测波长为259nm;流速为1.0m L/min;进样量为20μL。结果:IPQ在0.05μg/m L～0.2μg/m L范围内线性关系良好,相关系数大于0.999。IPQ的回收率在104%～113%之间,RSD最大为3%。结论:该方法具有良好的专属性、检测灵敏度、精密度、线性和准确度,适用于PQQ中IPQ的质量控制。     

吡咯喹啉醌功能特性及其产品研究进展

吡咯喹啉醌作为一种氧化还原酶的辅酶,广泛存在于各种生物体组织中,其具有独特的理化性质,在各类生命体生理功能方面发挥着重要的作用。目前吡咯喹啉醌的安全性已经得到了大量证据支持,所以多个国家已经将其批准应用于食品饮料中。大量的动物实验和临床研究表明,吡咯喹啉醌可以改善大脑认知功能、提升运动恢复能力、修复肝损伤、改善骨质疏松症以及其他功能。本文对吡咯喹啉醌安全性和法规现状、生物学功能和在食品中应用情况等方面进行详细阐述,以期为吡咯喹啉醌产品的功能研究及开发应用提供参考。     

大肠杆菌中吡咯喹啉醌合成途径的构建

目前吡咯喹啉醌（Pyrroloquinoline quinone,PQQ）在大肠杆菌中的异源合成主要以质粒为表达载体进行,但是质粒载体难以进行合成途径多基因表达的系统优化,并且容易造成发酵不稳定。作者以大肠杆菌为底盘生物,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在基因组水平系统优化PQQ的合成。将来源于Gluconobacter oxydans 621H的操纵子pqqABCDE引入底盘大肠杆菌,并进一步通过优化合成途径基因表达强度,敲除大肠杆菌自身抑制基因及强化PQQ的胞内需求与胞外转运等,获得了一株能够高效合成PQQ的工程菌,摇瓶发酵72 h时产量达到86.3 mg/L。以大肠杆菌为底盘构建PQQ高效合成途径的工作能够为后续以其他底盘生物生产PQQ及相关代谢产物提供借鉴。     

变形假单胞菌吡咯喹啉醌合成基因簇的克隆与分析

从变形假单胞菌JUIM01中克隆到吡咯喹啉醌(PQQ)合成基因簇,阐明了其基因组成和生物学信息。根据已报道的假单胞菌的基因组进行简并引物设计,采用LA-PCR技术克隆变形假单胞菌的PQQ合成基因簇,对克隆的基因片段进行测序并使用生物信息学方法进行综合分析。结果表明:克隆到的基因片段全长为11 659 bp,其中包括pqqF、pqqA、pqqB、pqqC、pqqD、pqqE、pqqM、pqqH和pqqI共9个基因,编码PQQ生物合成的前体短肽PqqA和合成途径的相关酶;这些基因与荧光假单胞菌Pf0-1的PQQ合成基因簇的基因组成类似,相应基因的序列一致性达41%～94%。本研究中首次从变形假单胞菌中克隆到PQQ合成基因簇,并对其进行生物信息学分析,为变形假单胞菌的PQQ生物合成途径和胞内再生机制的研究奠定了基础,进而为提高2KGA的生产强度提供了理论支撑。     

氧化葡萄糖酸杆菌生物制造吡咯喹啉醌进展

吡咯喹啉醌（PQQ）是继黄素核苷酸和吡啶核苷酸之后,在膜束缚的细菌脱氢酶中发现的第三种辅基,具有抗氧化、抗病毒和提高免疫力等多种生理功能,在食品、医药及农业等行业具有广泛的应用前景。该文综述了氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）中PQQ的生理作用及生物合成的分子机制,表明了氧化葡萄糖酸杆菌作为出发菌株生产PQQ具有潜在优势,对今后工业化生产PQQ具有积极的指导意义。     

Methylopila sp. YHT-1鉴定及其发酵产吡咯喹啉醌

以甲醇为唯一碳源,从土壤中筛选分离出一株分泌吡咯喹啉醌(PQQ)菌株YHT-1。通过形态学特征、生理生化特征和16S r RNA基因序列分析,鉴定为Methylopila sp.菌。经摇瓶发酵初步优化后,YHT-1在3 L发酵罐中发酵4 d,PQQ产量达113.6 mg/L。发酵产物经DEAE阴离子交换初步纯化、低温结晶,得到PQQ粗品,并经HPLC和紫外光谱分析,证实为PQQ。     

pCEC法检测运动营养品中吡咯并喹啉醌的含量

建立一种快速、高效的加压毛细管电色谱法检测运动营养品中吡咯并喹啉醌含量的分析方法。样品经20%的乙腈溶液提取后,以乙腈-15mmol/L pH4.7磷酸钾缓冲液（15∶85,v/v）作为流动相,260nm检测波长下检测,在电压强度+2kV条件下,外标法峰面积定量。结果表明,吡咯并喹啉醌标准溶液在0.05μg/mL～2.00μg/mL浓度范围内线性良好,相关系数R2为0.9995,检出限为0.5μg/kg,定量限为1.5μg/kg,加标回收率达到86.4%～98.2%,相对标准偏差（RSD）为2.17%～4.35%。该方法具有前处理简单、检测速度快的优点,适用于运动营养品中吡咯并喹啉醌含量的测定。     

还原态吡咯喹啉醌清除氮自由基能力研究

探讨了不同质量浓度及不同反应时间条件下还原态吡咯喹啉醌（Reduced pyrroloquinoline quinone,PQQH₂）对ABTS自由基清除率的变化规律,建立一级和二级反应动力学模型,并以常规抗氧化剂维生素C作为对照,研究了PQQH₂对ABTS自由基的清除性能。结果表明：PQQH₂浓度越高,时间越长,对ABTS自由基清除率越高,反应25 min,70 mg/L PQQH₂对自由基清除率可达到90%以上。准二级动力学模型拟合的线性相关系数为0.959~0.996,更符合PQQH₂对ABTS自由基的清除特性。PQQH₂清除ABTS自由基的IC₅₀值为90 μmol/L,是维生素C的51.14%,当保温时间一定时,相同质量浓度的维生素C对ABTS自由基清除能力的损失是PQQH₂的2~3倍;当加热温度一定时,相同质量浓度的维生素C对ABTS自由基的清除能力损失约为PQQH₂的3~7倍。综上,PQQH₂的抗氧化能力优于维生素C。     

新型膳食补充剂吡咯喹啉醌生物合成及菌株选育研究进展

吡咯喹啉醌（Pyrroloquinoline Quinone,PQQ）是继烟酰胺核苷酸（NAD、NADP）和核黄素核苷酸（FMN、FAD）后新发现的一种具有高度水溶性和稳定性的芳香族三环邻醌化合物,它广泛存在于微生物、植物、动物和人体中。作为一种类维生素辅酶,吡咯喹啉醌具有多种生理功能,在促进机体生长、防护肝损伤、促进神经生长因子合成、调节机体自由基水平等方面发挥巨大作用。由于PQQ在营养健康方面的积极效果,吡咯喹啉醌二钠盐已被美国和欧盟作为新型的膳食补充剂广泛推广,其在医药、食品、农业等方面具有广阔的应用前景,因此未来应深入研究如何提高吡咯喹啉醌高产菌株产量。本文对国内外PQQ高产菌株的选育及生物合成代谢途径的研究进行了总结,对PQQ生物合成的基因表达及菌株改造进行了展望。     

吡咯喹啉醌高通量检测方法的建立与优化

吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种新型辅酶,具有广阔的应用前景。传统PQQ检测方法在检测发酵液中PQQ浓度时都存在一定的缺陷,且检测效率偏低。本研究在大肠杆菌(Escherichia coli BL21(DE3))中表达E.coli K-12来源的葡萄糖脱氢酶(PQQGDH),并通过亲和层析分离纯化PQQGDH,得到了高浓度、高纯度的PQQGDH。通过酶液和PQQ样品用量的双因素正交实验对传统重组酶法的反应体系加以改进,得到适用于96孔板高通量检测的反应体系。结果表明30μL纯化后酶液、2μL PQQ样品配合1.2 m L的显色剂组成的显色体系检测效果最佳。该方法线性范围大且具有较高的精确度和重现性。本研究中利用高浓度、高纯度的PQQGDH配合96孔板和酶标仪,所建立的PQQ高通量检测方法,不仅降低了实验误差,而且大幅提高了PQQ发酵液样品的检测效率。     

吡咯喹啉醌对衰老大鼠学习记忆的影响及机制研究

目的研究吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)对受到氧化损伤的神经细胞的修复作用,探讨PQQ在因衰老产生机体氧化损伤的大鼠体内、脑内的抗氧化作用,以及该抗氧化作用对衰老大鼠学习记忆能力产生的影响。方法使用H_2O_2诱导PC12神经细胞(大鼠肾上腺髓质嗜铬瘤分化细胞株)氧化损伤,随后用噻唑兰法检测PQQ对PC12的修复作用。用PQQ(0、10、20、40 mg/kg)灌胃18月龄雄性SD大鼠,4周后用Morris水迷宫试验测定大鼠的学习记忆能力,6周后测定血清和脑组织的氧化损伤水平和抗氧化能力。结果 200 nmol/L的PQQ使PC12细胞的存活率从59.1%增加到90.5%;与衰老模型组比较,PQQ中和高剂量组(20、40 mg/kg)大鼠在Morris水迷宫试验中的5 d潜伏期缩短、5 d游泳总路程减少,PQQ各剂量组(10、20、40 mg/kg)7 d穿越次数增加、7 d第一次平台穿越时间减少。同时PQQ各剂量组大鼠血清和脑组织中丙二醛、脑组织中脂褐素水平降低,中和高剂量组(20、40 mg/kg)血清和脑组织中超氧化物歧化酶水平、谷胱甘肽过氧化物酶活力以及脑组织中抗氧化能力增强。结论 PQQ可修复神经细胞的氧化损伤,证实了PQQ能够在体内与大脑中同样发挥抗氧化作用,增加衰老大鼠学习记忆能力。     

响应面法优化杏皮渣汁酒精连续发酵工艺

采用固定化果酒酵母,产酯酵母和肠膜明串珠菌的混合菌细胞进行酒精连续发酵杏皮渣汁工艺的研究。以酒精度为指标,采用响应面实验设计法优化接种量、稀释率和可溶性固形物对酒精度的影响,同时建立数学模型。结果表明:酒精连续发酵的最佳工艺参数是:在稀释率0.02h-1,接种量16g/100m L,可溶性固形物17%,温度30℃,p H3.8的条件下,双级连续酒精发酵所得酒精度最高,模型预测值为6.3%（v/v）,与验证实验得到的酒精度6.18%（v/v）,仅相差0.12%（v/v）,从而证明了模型的可靠性。      

吡咯伯克霍尔德氏菌B1213产葡聚糖酶条件的优化

以吡咯伯克霍尔德氏菌B1213为研究对象,优化其发酵产葡聚糖酶条件。首先,通过单因素实验对其培养条件（碳源种类、碳源粒度、碳源质量浓度、氮源种类、氮源质量浓度、转速、温度、装液量、接种量、初始pH值、表面活性剂种类、表面活性剂质量浓度和时间）进行初步优化,然后通过Plackett-Burman试验,筛选出4个显著影响B1213产葡聚糖酶的因素,再利用最陡爬坡试验确定其产葡聚糖酶的最大响应区域,最后通过Box-Behnken试验设计确定其最优产葡聚糖酶条件为：40～60目麦麸质量浓度50 g/L,酵母浸粉质量浓度8 g/L,初始pH 6.6,装液量30 mL/250 mL,接种量0.15%,曲拉通100质量浓度25 g/L,温度30℃,转速160 r/min和培养时间83 h。在此培养条件下B1213产葡聚糖酶活力达到1 230 U/mL。研究结果为细菌B1213在白酒酿造中的应用提供理论基础。     

羊肉风味料微胶囊制备工艺优化

速冻烤包子在预烤、速冻、冻藏、复热等各阶段中馅料香气不易保持.该项目以新疆羊尾巴油为原料,热控氧化羊脂,玉米醇溶蛋白经碱性蛋白酶酶解后,与羊脂进行美拉德反应,制备羊肉风味料.采用复凝聚法对羊脂美拉德反应后的产物进行微胶囊化,达到缓释效果,用以解决速冻烤包子香气保持问题.以微胶囊的包埋率为考察指标,观察壁材比、芯壁比、甲...