克雷伯氏菌产1,3-丙二醇aldH基因缺失菌株的构建

该研究利用λRed重组技术对克雷伯氏菌（Klebsiella pneumonia）中的乙醛脱氢酶（aldH）基因进行敲除,成功构建缺失菌株K.pneumonia2-1ΔaldH,与原始菌株相比,缺失菌株K.pneumonia2-1ΔaldH发酵液中乙醇产量由原来的7.24 g/L降为0.47 g/L,降低了93.51%;1,3-丙二醇产量由原来的78.83 g/L增长至82.55 g/L,提高了4.72.%;甘油转化率由60.64%增长至63.50%,提高了2.86%。缺失菌株K.pneumonia2-1ΔaldH 50 L发酵罐小试试验中,1,3-丙二醇的产量为78.13 g/L,乙醇产量为0.50 g/L。     

产乳酸乙酯酿酒酵母菌株的构建

乳酸乙酯是白酒中重要的呈香物质,并影响着白酒质量和风格。 为提高产乳酸乙酯的能力,以植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）为出发菌株,利用同源重组技术,获得高产L-乳酸的重组菌株。 并分别模拟液态白酒发酵和外源添加乳酸进行发酵,研究 产乳酸乙酯菌株P与出发菌AY12-α株外源添加乳酸发酵产乳酸乙酯的差异。 结果表明,用植物乳杆菌的乳酸脱氢酶基因ldhL1替换 酿酒酵母丙酮酸脱羧酶基因PDC1,得到重组菌株P。 模拟液态白酒发酵过程中,重组菌株P的乳酸和乳酸乙酯产量分别达12.64 g/L和 162.75 mg/L;出发菌株AY12-α中外源添加相同浓度乳酸进行发酵,乳酸乙酯的产量为115.47 mg/L,仅为重组菌株P的71%。 产乳酸乙 酯酵母菌株的构建,初步为豉香型等特定香型白酒的清洁化和机械化酿造奠定了基础。     

1dhA基因敲除对Corynebacterium glutamicum TCCC11822 发酵生产L-谷氨酸的影响

针对L-谷氨酸发酵过程中乳酸产量偏高的问题,以L-谷氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌（Corynebactenum glutamicum） TCCC 11822为出发菌株,通过构建敲除质粒pK18mobsacB△1dh并采用同源重组技术敲除其乳酸脱氢酶编码基因1dhA,以期达到减少副产物、提高L-谷氨酸产量和转化率的目的.结果表明,与出发菌株相比1dhA基因敲除株的乳酸合成量降低了85.6％,L-谷氨酸的产量和转化率分别提高7.6％和5.5％,但生物量略有下降.本研究可为L-谷氨酸及其他氨基酸生产菌株的理性改造提供参考.     

ldhA基因敲除对Corynebacterium glutamicum TCCC11822发酵生产L-谷氨酸的影响

针对L-谷氨酸发酵过程中乳酸产量偏高的问题,以L-谷氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TCCC11822为出发菌株,通过构建敲除质粒pK18mobsacB△ldh并采用同源重组技术敲除其乳酸脱氢酶编码基因ldhA,以期达到减少副产物、提高L-谷氨酸产量和转化率的目的。结果表明,与出发菌株相比ldhA基因敲除株的乳酸合成量降低了85.6%,L-谷氨酸的产量和转化率分别提高7.6%和5.5%,但生物量略有下降。本研究可为L-谷氨酸及其他氨基酸生产菌株的理性改造提供参考。     

高产L-精氨酸谷氨酸棒状杆菌的构建

以产L-精氨酸诱变菌株谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）AJC为出发菌株,采用基因组编辑技术对其进行改造。 首先,敲除阻遏蛋白ArgR和FarR,解除反馈阻遏作用;然后,敲除乳酸脱氢酶编码基因ldh和整合鸟氨酸乙酰转移酶编码基因argJ,阻 断乳酸合成途径和增加前体物;最后,敲除谷氨酸分泌蛋白编码基因NCgl1221和整合乙酰谷氨酸激酶基因argB,减弱L-谷氨酸的胞 外分泌,筛选一株L-精氨酸高产菌株。 结果表明,获得一株高产L-精氨酸菌株AJC-4（C. glutamicum AJCΔargRΔfarRΔldh::PtufargJ ΔNCgl1221::PsodargB）,该菌株在5 L发酵罐中发酵64 h后,L-精氨酸产量和糖酸转化率分别为78.0 g/L和0.38 g/g,较出发菌株AJC分 别提高21.9%、18.8%;副产物乳酸和L-谷氨酸积累量分别为0.11g/L、0.16 g/L,较出发菌株AJC分别降低96.8%、96.1%。     

ptsG/mglB双基因敲除对大肠杆菌发酵混合糖产L-乳酸的影响

为增强大肠杆菌（Escherichia coli）JH16利用混合糖产L-乳酸的能力,通过Red同源重组技术敲除葡萄糖转运酶基因ptsG和半乳糖转运基因mglB,构建重组菌E. coli JH2705。结果表明,以8%混合糖（5.6%葡萄糖和2.4%木糖）为碳源,ptsG/mglB双基因缺陷重组菌E. coli JH2705同时可利用葡萄糖和木糖,大幅减小葡萄糖效应带来的不利影响,其木糖利用速率为0.60 g/（L·h）,L-乳酸生产强度为1.27 g/（L·h）,较出发菌株E. coli JH16分别提高50%和79.1%,E. coli JH2705的糖酸转化率高达70%,为利用木质纤维素等可再生原料高效生产L-乳酸提供技术参考。     

响应面法优化弗托氏葡糖酸杆菌产羟基乙酸工艺条件

为了构建一株可以生产乙醇酸的食品安全菌株,对枯草芽孢杆菌开展了代谢改造。本研究首先利用同源重组手段将外源异柠檬酸裂解酶基因aceA整合到了枯草芽孢杆菌基因组上,构建了出发菌株164MCT-GA,然后利用代谢工程手段进行了乙醇酸合成代谢优化。结果表明,整合外源异柠檬酸裂解酶基因aceA的出发菌株164MCT-GA可以实现以甘油为底物的乙醇酸从头合成,摇瓶发酵产量为0.114 g/L;在此基础上,过表达柠檬酸合成酶基因（citA）,加强前体物供应;过表达乙醛酸还原酶基因（yvcT）、敲除乳酸脱氢酶基因（ldh）、磷酸乙酰转移酶基因（pta）、乙酰-CoA转乙酰酶基因（mmgA、yhfs）,从而减少碳源损失并提高乙醇酸转化率,最终得到的工程菌GA3-52,其摇瓶发酵产量为0.572 g/L,是出发菌株的5倍以上,产率为0.175 g/g甘油,本研究首次在枯草芽孢杆菌中利用乙醛酸循环进行乙醇酸的从头合成,为食品安全菌高产乙醇酸的发酵生产奠定了基础。     

基于Red重组系统的阴沟肠杆菌基因重组技术

目的:开发一种基于Red重组系统的E.cloacae基因重组技术。方法:将Red重组酶基因连接于表达载体形成pSC-MSC-red,将Flp重组酶基因连接于表达载体形成pSC-MSC-flp。以budA基因(编码乙酰乳酸脱羧酶)为例,构建了不同长度同源臂的抗性盒。将这些DNA片段分别转化入携带pSC-MSC-red质粒的E.cloacae进行基因重组。结果:使用同源臂长度为39和100 bp的抗性盒不能得到重组子;同源臂长度为200 bp的抗性盒可以获得重组子E.cloacae ΔbudA-773,重组效率为6.1 CFU/μg DNA;同源臂长度为500 bp时,重组效率提高到131.5 CFU/μg DNA。将表达Flp重组酶的质粒pSC-MSC-flp转化入重组菌株中传代培养成功消除了抗性标记。对重组菌株E.cloacae ΔbudA进行发酵培养实验,菌株丧失了合成乙偶姻和2,3-丁二醇的能力,表明budA基因被成功敲除。结论:本文建立了一种适用于E.cloacae的基因重组方法。     

木糖发酵高产2,3-丁二醇菌株的选育

以肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)CICC10011为出发菌株,进行紫外诱变选育。通过2,3-丁二醇抗性和产酸能力对诱变菌株进行初筛,发酵后23,-丁二醇产量检测进行复筛,获得6株高产2,3-丁二醇的肺炎克雷伯氏菌,其中产量最高的一株诱变菌U3-17,与出发菌株相比,产量提高了21.5%。在摇瓶批式补料发酵中,诱变株U3-17的23,-丁二醇产量达49.3 g/L。     

强化乙醛酸和TCA循环对克雷伯氏菌合成1,3-丙二醇的影响

克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)代谢甘油合成1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PDO)的过程中,存在乙酸溢流、TCA循环活性低的问题,影响1,3-PDO合成。该研究对K.pneumoniae中乙醛酸循环抑制因子iclR进行敲除,并过表达TCA循环中琥珀酸脱氢酶基因sdhC和苹果酸脱氢酶基因mdh,缓解乙酰辅酶A节点的碳流溢出。结果表明,敲除iclR后乙酸积累量降低了41%,1,3-PDO产量提高了8%。在K.pLric中单独过表达sdh C或mdh基因,2,3-丁二醇产量分别降低了47%和52%,1,3-PDO产量分别提高了7%和8%。共表达sdh C和mdh基因后,菌株的甘油利用能力增强,1,3-PDO产量比K.pLric提高了11%。5 L发酵罐分批补料发酵结果表明,K.pLric-sdh C-mdh的生物量明显提高,1,3-PDO产量达77.2 g/L,摩尔转化率为0.69 mol/mol。以上结果表明,敲除iclR激活乙醛酸循环、过表达sdh C和mdh强化TCA循环可以弱化乙酸溢流,增强菌株的甘油利用能力,促进合成1,3-PDO。     

海洋葡甘聚糖酶菌株的分离鉴定及酶学性质研究

以海泥和海水为样品,采用稀释涂布平板法初筛、摇瓶发酵复筛,得到一株葡甘聚糖酶高产菌Q1,测得酶活为187.68 U/mL。通过形态学、生理生化特征及16S rDNA序列分析,鉴定菌株Q1为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其所产酶最适作用温度为35 ℃,热稳定性较差;最适作用pH值为6.0,碱性条件下,pH稳定性较差;Cu2+、Fe2+、乙二胺四乙酸(EDTA)对该酶抑制性较强,Mg2+对该酶抑制性较弱,NH4+对该酶的活性影响不明显,Na+对该酶激活作用较弱,Mn2+对该酶激活作用较强。该酶只在外源诱导物存在时,才能大量合成,说明该酶是诱导酶。     

高产β-甘露聚糖酶菌株的分离鉴定及酶学性质研究

通过初筛和复筛从魔芋种植基地土壤样品中分离筛选高产β-甘露聚糖酶菌株。通过形态学观察、生理生化试验及16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定,并对其产β-甘露聚糖酶酶学性质进行研究。结果表明,筛选出一株高产β-甘露聚糖酶的菌株,编号为HTGC-10,被鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。菌株HTGC-10在30 ℃、180 r/min条件下液体发酵24 h后,发酵液β-甘露聚糖酶活力为61.75 U/mL。酶学性质的研究结果表明,该菌株所产酶的最适反应pH值为6.0,在中性偏酸环境下稳定性较好,属于偏酸性酶;最适反应温度为55 ℃,热稳定性相对较差;乙二胺四乙酸（EDTA）和金属离子Na+、K+、Mn2+、NH4+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Ca2+对酶活力均有不同程度的抑制作用,其中Cu2+对酶活力的抑制作用最显著。     

热稳定性高β-甘露聚糖酶产生菌的筛选、鉴定及酶学性质研究

为开发耐高温、热稳定性高的β-甘露聚糖酶,以魔芋胶为唯一碳源,采用透明圈法,从土壤中筛选产β-甘露聚糖酶的菌株;通过16S rDNA序列及分子发育树分析对菌株进行鉴定;采用DNS法测定β-甘露聚糖酶活性并对酶学性质进行研究。结果表明,该菌能够水解魔芋胶,水解圈D/d比值平均为1.67;鉴定该菌为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)KD-1;该菌所产β-甘露聚糖酶最适pH6.0,最适反应温度60℃;在pH5.0~9.0和60~80℃,酶的稳定性良好,60、70和80℃酶的半衰期(T1/2)分别为5.5、4.3和4.2 h;10 mmol/L的Cu²⁺和Mg²⁺明显促进β-甘露聚糖酶活性,而Mn²⁺明显抑制酶活性。本研究筛选到一株地衣芽孢杆菌KD-1,其所产β-甘露聚糖酶,高温下(如80℃)热稳定性高于目前报道的β-甘露聚糖酶。     

海洋高产低温葡萄糖氧化酶菌株的筛选、鉴定及酶学性质研究

从黄海和渤海海泥样品中筛选高产低温葡萄糖氧化酶（GOD）菌株并进行鉴定,对其所产GOD的蛋白分子质量和酶学性质进行初步研究。获得一株高产葡萄糖氧化酶菌株（编号G01）,根据菌株形态特征及ITS序列分析,初步鉴定该菌株为壳青霉（Penicillium crustosum）。结合十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和酶谱分析,得出菌株G01所产葡萄糖氧化酶分子质量约为95 ku,初步判断为五聚体,为一种新酶。酶学性质研究表明：该酶最适反应温度为25 ℃,在0 ℃时仍保留有50%以上的酶活,热稳定性差,为典型低温酶;最适反应pH值为4.5,对pH敏感;Mn2+能促进酶活,K+、Na+对酶活基本无影响;而Mg2+、Ca2+、NH4+、Cu2+、特别是Fe3+对酶活有明显抑制作用。酶学性质表明该酶作为一种新酶,在低温和水产饲料领域有良好应用前景。     

产β-甘露糖苷酶菌株的筛选、鉴定及酶学性质研究

本研究通过初筛（魔芋粉为唯一碳源并结合刚果红染色法）和复筛（利于对硝基苯基-β-D-吡喃甘露糖苷法测定β-甘露糖苷酶活力）,从采集的森林土壤中筛选产β-甘露糖苷酶的菌株,获得1株酶高产菌株B19。通过显微形态、革兰氏染色、生理生化特征、16S r DNA序列及系统发育进化树分析等方法,将其鉴定为肠杆菌属（Enterobacter sp.）。菌株B19所产的β-甘露糖苷酶为胞内酶,在37℃、200 r/min条件下培养48 h后,测得的酶活力为1.26 U/m L。初步酶学性质研究表明:该酶的最适反应p H和最适反应温度分别为7.5和50℃,且在p H6.0⁸.0和温度45⁵0℃稳定性较高,浓度为10 mmol/L的Mn2+和Mg2+对该β-甘露糖苷酶具有激活作用,但K+、Fe2+、Ca2+、Cu2+、Co2+及Zn2+抑制酶活力。该菌株可作为产β-甘露糖苷酶的潜在菌株。      

一株阿里地区产纤维素酶菌株的筛选与鉴定

从西藏阿里地区冈仁波齐山脉附近筛选得到了一株产纤维素酶的细菌G1,经形态观察与16S rDNA的序列分析鉴定其为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）。该菌株在30 ℃、pH 7的初始条件下培养76 h后产酶量达到最高,酶活力为0.3 U/mL。酶学性质研究表明,B. licheniformis G1所产纤维素酶的分子质量约为65 ku,其最适反应温度为55 ℃,在30～60 ℃范围内保持50%以上的活力;其最适反应pH为6.0,在pH 5.0～6.0范围内保持95%左右的酶活力;此外,Mn2+对其纤维素酶活力有明显的促进作用,而Cu2+、Mg2+、乙二胺四乙酸（EDTA）对该酶活有较强的抑制作用。     

产β-葡萄糖苷酶真菌的筛选鉴定、纯化及酶学性质分析

经刚果红平板染色法从土样中筛选到3株产纤维素酶的真菌,通过对其β-葡萄糖苷酶活力的测定,选择一株相对活力较高的菌株进行菌种鉴定。在形态鉴定的基础上,通过内转录间隔区(ITS)序列构建系统发育树初步鉴定为米曲霉(Aspergillus oryzae),命名为giF-10。对米曲霉giF-10进行摇瓶发酵,经硫酸铵沉淀、Sephadex G-100凝胶层析、DEAE Cellulose 52离子交换层析进行纯化。得到纯化后的β-葡萄糖苷酶,比活力为40.84U/mg,分子质量约90kD;该β-葡萄糖苷酶最适温度为55℃;在30～50℃之间热稳定性好;最适pH值为4.5;pH4.0～6.0稳定性好;金属离子对酶活力具有一定的影响,Mn2+对酶具有较强的激活作用;Fe3+和Cu2+对β-葡萄糖苷酶活力有较强的抑制作用;该酶对水杨素和纤维二糖具有较强的底物特异性;β-葡萄糖苷酶对水杨素的动力学参数：Km为0.676mmol/L;对纤维二糖的动力学参数为：Km为2.906mmol/L。     

牦牛酸奶酪中高产乳糖酶菌株分离鉴定及其酶学性质

为获得藏区牦牛酸奶酪中的产乳糖酶活力高的菌株,采用含X-gal的培养基进行初筛,从购买的10份样品中筛选到10株产乳糖酶细菌;发酵复筛后,发现其中RTM-111菌株的产酶活力最高。综合形态学特征、生理生化实验及16S rDNA序列分析,确定该菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。对该菌株所产乳糖酶的酶学性质研究表明,该酶的最适反应温度为50 ℃,最适pH为7.5。稳定性实验表明,该酶在温度40~50 ℃、pH6.5~8.0时具有较高稳定性。金属离子Na⁺、Mg²⁺和Mn²⁺对酶活性具有较强的激活作用,而Cu²⁺、Zn²⁺和EDTA对酶活有显著的抑制作用。枯草芽孢杆菌RTM-111产乳糖酶活力高、酶的性质稳定,具有潜在应用价值。     

驼乳中产转糖基活性β-半乳糖苷酶乳酸菌的筛选鉴定及其酶学特性分析

分离筛选高产转糖基活性β-半乳糖苷酶的乳源微生物,为高效合成低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides,GOS）提供新酶源。以添加5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷（X-Gal）的乳糖为碳源的乳酸细菌培养基（MRS）进行初级分离筛选,以产酶菌株粗酶液催化乳糖转糖基反应产物的薄层层析进行复筛,单因素优化最佳产酶条件和转糖基反应条件,硫酸铵分级沉淀纯化β-半乳糖苷酶并对其酶学特性进行初步分析。筛选获得产转糖基活性β-半乳糖苷酶乳酸菌20?株,选择产酶水平较高、转糖基活性最强的产β-半乳糖苷酶菌株L6进行进一步研究。生理生化和分子生物学鉴定确定L6菌株为Lactobacillus kefiri。该菌株在2?g/100?mL乳糖、1?g/100?mL氮源（蛋白胨、牛肉膏和酵母浸粉）及初始pH?5.5的条件下,37?℃培养20?h,产酶水平最高可达（3.81±0.02）U/mL。L6菌株所产β-半乳糖苷酶催化反应的温度范围较宽,45～70?℃均能保持50%以上相对酶活力。以45?g/100?mL乳糖为底物,该酶在65?℃、pH?7.0条件下,反应4?h生成转移二糖的得率为13.51%（m/m,下同）,转移三糖为13.85%,转移三糖以上的GOS为4.15%。     

乙酸异戊酯高产菌脂肪酶的特性研究

以乙酸异戊酯高产菌株Loq-c为试验材料,从菌体中提取制备脂肪酶,研究其酶学特性,结果表明：该酶催化反应的最适温度在30 ℃左右,在40 ℃以下具有良好的热稳定性;催化体系的pH在6.0～7.0时,酶的相对活力和稳定性较高,而当pH≤4.0时酶表现得不稳定,酶活力低。金属离子Mg2+和Ca2+能明显促进酶的催化能力,Cu2+和Ag+能明显抑制酶的催化能力,Na+、K+和Zn2+对酶催化的影响不显著。正交试验结果表明,菌株Loq-c脂肪酶最佳酶活条件为：温度在30 ℃,pH值为7.0,Mg2+浓度为5.0 mmol/L。在此最佳条件下,酶活力高达535.8 U/mL。