微生物发酵法生产赤藓糖醇的研究

赤藓糖醇是一种低热量、口感清凉,食用安全的填充性甜味剂。现介绍赤藓糖醇的生产和研究现状,耐高渗酵母赤藓糖醇的合成途径和赤藓糖醇的应用,并对其研究和发展提出看法。     

比较基因组分析Yarrowia lipolytica BBE-17的赤藓糖醇合成机制

Yarrowia lipolytica BBE-17是一种野生型非模式菌,可发酵生产赤藓糖醇,具有潜在的工业应用价值。我们将菌株BBE-17与模式菌株CLIB122进行了比较基因组分析,探究其赤藓糖醇积累的可能机制,揭示了BBE-17中43921个单核苷酸多态性(SNPs),8078个小片段插入和缺失。此外,与参考基因组相比,发现了129个基因组结构变异和142个覆盖六条染色体的DNA拷贝数变异。在这些变异中,与赤藓糖醇合成有关的途径基因只有TKL1和ER,分别发生了1个单核苷酸多态性变化,并且只导致1个氨基酸发生改变,表明这两个基因中的SNP不是造成赤藓糖醇积累的主要原因,而BBE-17中大量的缺失型基因组变化可能是代谢网络改变的主要原因,也可能是靶向代谢途径增强和赤藓糖醇积累的主要原因。在基因组层面全局揭示了BBE-17与CLIB122的差异,探寻其积累赤藓糖醇的机制,为进一步优化改造亚罗解脂酵母生产赤藓糖醇提供了思路和理论依据。     

酵母菌发酵生产赤藓糖醇的研究进展

赤藓糖醇是一种新型甜味剂,具有低热量、高稳定性、食用安全性高等优点,可广泛应用于食品及日用品方面。目前赤藓糖醇最佳的工业化生产方式是微生物发酵法,其中主要使用的菌种是酵母菌,此类菌种的安全性高,生产赤藓糖醇的能力强。从菌种选育、赤藓糖醇的合成途径、基因工程和发酵工艺等方面综述酵母菌发酵生产赤藓糖醇的现状,旨在为增强酵母菌生产赤藓糖醇的能力提供参考。     

赤藓糖醇的生物学功能及临床应用研究进展

赤藓糖醇作为一种甜味剂,目前广泛应用于食品添加行业。它不仅天然存在于水果和蔬菜中,近期研究揭示其也是一种内源性代谢物。赤藓糖醇在调节糖脂代谢、氧化应激和胃肠道功能等方面发挥着重要的作用。同时,赤藓糖醇还可以作为一种新型疾病生物标志物,预测肥胖、糖尿病、癌症等多种疾病的发生风险。该文系统梳理了赤藓糖醇的相关研究,在介绍其基本特征和代谢途径的基础上,综述其生物学功能和临床应用前景,以期为赤藓糖醇在不同健康或疾病状态人群中的应用提供新思路。     

赤藓糖醇的特性及其应用研究进展

赤藓糖醇,一种天然活性物质,被广泛应用于食品、医药保健品、日化产品和化工产品中。近年来,随着人们对于营养健康的关注度逐渐增加,学者对其理化及生物学特性研究的不断深入,赤藓糖醇的安全性得到证实,应用范围逐渐扩大。为此,本文对赤藓糖醇的来源、提取方法、理化特性进行了简要介绍,从机理和应用的角度阐述了赤藓糖醇在不同领域的研究。赤藓糖醇独特的代谢方式,使其被应用于糖尿病、葡萄糖不耐受症等特殊人群的功能食品中。赤藓糖醇的防龋性、抗氧化性、保湿性和不可燃性等特性使其在医药、日化领域的应用不断扩展。此外,本文结合国内外赤藓糖醇的最新研究进展,重点阐述了赤藓糖醇作为食品添加剂和化工原料的应用的扩展,进一步分析了赤藓糖醇优良的特性,以期为赤藓糖醇的应用研究和资源化利用提供理论依据与一定的参考。     

赤藓糖醇发酵菌种选育及其功能研究进展

赤藓糖醇是一种新型"零"热值纯天然生物糖,属于多元醇类甜味剂,天然存在于多种真菌、果蔬和动物组织中,具有高稳定性、低能量值、食用安全等优良特性。本文主要就赤藓糖醇发酵生产的菌种选育、合成途径、代谢特征及其生物学功能的研究成果作一概述,为其进一步开发应用提供科学参考。     

碳源对圆酵母(Torula sp.)B84512发酵合成赤藓糖醇及副产物甘油的影响

研究了圆酵母(Torula sp.)B84512以不同碳源发酵产赤藓糖醇过程中副产物甘油的生成与消耗情况。发现该菌株在以任何碳源为底物发酵过程中均会产生甘油,且在发酵中后期甘油逐渐被消耗。以甘油为唯一碳源时该菌株合成赤藓糖醇的速率及产率均低于葡萄糖。葡萄糖为圆酵母B84512发酵产赤藓糖醇的最佳碳源。采用分批补料的方式提高赤藓糖醇的产率并期望能抑制甘油的生成,实验结果表明补料至总糖浓度为50%时赤藓糖醇产量最高为253 g/L,产率为1.03 g/(L.h)。但甘油产量与葡萄糖的浓度呈正相关,分批补料并不能有效抑制甘油的生成,反而导致发酵周期大大延长,对于工业化生产极其不利。通过对甘油的生成及消耗过程中关键酶胞浆3-磷酸甘油脱氢酶(ctGPD)、3-磷酸甘油酯酶(GPP)、线粒体3-磷酸甘油脱氢酶(mtGPD)酶活测定,确定胞浆3-磷酸甘油脱氢酶为甘油合成途径的关键酶,为以后对圆酵母B84512中甘油代谢途径的基因工程改造选育奠定了基础。     

赤藓糖醇高产菌株的研究进展

赤藓糖醇为分子量最小、热量值最低的功能性多元醇,具有优良的物理化学性质和保健功能。目前赤藓糖醇的工业化生产方法为微生物发酵法,如何选育高产的发酵菌株是工业化生产的关键。本文就赤藓糖醇的产生菌、合成方式和育种方法等方面进行了讨论。     

赤藓糖醇特性及其硬糖研究

以赤藓糖醇为主要原料,在研究赤藓糖醇加工特性的基础进行无糖硬糖工艺研究。对赤藓糖醇加工特性研究的结果表明:赤藓糖醇在200℃条件下比较稳定,不会发生分解、变色。经由配方及加工工艺优化试验考察液体麦芽糖醇添加量、熬糖温度、熬糖时间对赤藓糖醇硬糖感官品质、硬度和脆度的影响,得到赤藓糖醇硬糖的最优工艺为:液体麦芽糖醇添加量为80%,熬糖温度为165℃,熬糖时间为20 min。     

赤藓糖醇生产母液中糖醇组分的定性鉴定

前期研究表明,赤藓糖醇生产母液中除含有赤藓糖醇外还含有其他未知糖醇组分,该文采用HPLC和LC-MS分析对这些未知糖醇组分进行了定性鉴定。首先使用氨基色谱柱和Shodex SC1011色谱柱相结合对赤藓糖醇母液进行HPLC分析,通过对比两色谱柱对母液和糖醇标准样品的分析结果,初步确定赤藓糖醇母液中的未知糖醇组分主要为阿拉伯糖醇和甘露糖醇,此外还含有少量的核糖醇。LC-MS分析结果显示,母液中各组分分子质量与赤藓糖醇、阿拉伯糖醇(核糖醇)、甘露糖醇一致,进一步确认了HPLC分析结果。     

Key role for transketolase activity in erythritol production by Trichosporonoides megachiliensis SN-G42

Erythritol is an important sugar alcohol industrially produced only by fermentation. The highly osmophilic yeast-like fungi, Trichosporonoides megachiliensis SN-G42, enables commercial production of erythritol with a high conversion from glucose to erythritol of more than 47%. However, the microbial production pathway of erythritol remains unclear. In the present study, the activities of enzymes in the pentose phosphate pathway of Trichosporonoides megachiliensis SN-G42 used for industrial erythritol production were measured under various culture conditions to examine the production mechanism and the key-enzymes.As a result, the various enzyme activities of this organism are revealed in the pentose phosphate pathway, i.e., those of hexokinase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, gluconate dehydrogenase, transketolase, transaldolase, and erythrose reductase. In the cultures in which erythritol was produced after completion of cell growth, the enzyme activities of the pentose phosphate pathway were higher than those of the TCA cycle. In particular, transketolase activity was correlated with erythritol productivity under various production cultures with different agitation speeds and thiamine concentrations.These results suggest that erythritol may be produced mainly through the pentose phosphate pathway. In addition, the high activity of transketolase is required to produce abundant intermediates, which results in high erythritol productivity. As such, transketolase appears to be a key-enzyme for erythritol production in the organism studied.     

低热值甜味剂赤藓糖醇的研究现状及应用

赤藓糖醇是一种多元醇类甜味剂，口味类似于蔗糖，具有热量低、稳定性高、甜味协调、吸湿性低、无致龋齿性、不发酵及不会引起肠胃不适等。该文简述了赤藓糖醇的生理功能和代谢特征、生产工艺、研究现状以及在食品工业中的应用。     

微藻油脂合成的转录调控研究进展

生物燃料是传统化石燃料的理想替代品,微藻是生产生物燃料的优良原料,通过对微藻油脂合成和调控的了解,能够有效提高微藻生产生物柴油的效率。转录因子是一种具有特殊功能结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子,在复杂的油脂合成代谢过程中,转录因子能对代谢过程中多个酶系进行集体调控,从而促进藻细胞中油脂积累。从微藻油脂的合成途径出发,简要介绍了合成途径中的关键酶,重点综述了bZIP、MYB、Dof、bHLH转录因子对于微藻油脂合成的调控影响。微藻油脂合成涉及多个亚细胞单位的多条途径,是一个十分复杂的代谢网络过程,通过基因工程手段改变合成途径中相关酶的表达可以增加微藻中油脂积累。     

Erythritol production by <Emphasis Type="Italic">Yarrowia lipolytica</Emphasis> mutant strain M53 generated through atmospheric and room temperature plasma mutagenesis

Mutants of Yarrowia lipolytica with high erythritol production were generated through an atmospheric and room temperature plasma (ARTP) mutation system. Among these mutants, Y. lipolytica M53 exhibited the highest erythritol yield. In a batch culture, M53 produced 64.8 g/L erythritol from 100 g/L glycerol. The yields of byproducts (e.g. mannitol, arabitol, and α-ketoglutaric acid) were low, and the mechanisms underlying these changes were examined by measuring enzyme activities in the pentose phosphate pathway. Up to 145.2 g/L erythritol was produced by M53 from 200 g/L of glycerol, and erythritol accumulation was promoted by 3.7 mg/L of Cu²⁺, 10.15 mg/L of Mn²⁺, and 30.37 g/L of NaCl. Fed-batch cultivation of M53 in a 5-L fermentor produced 169.3 g/L erythritol with low levels of byproducts within 168 h. This finding confirmed the potential of M53 as an erythritol producer on a commercial scale.     

明串珠菌的碳代谢调控研究进展

明串珠菌是韩国泡菜、德国泡菜和腌菜等发酵蔬菜中的优势细菌,保持产品的质量中起着重要作用,在各种乳制品中也有它的应用,因此近年来在内地对其的研究开始活跃.为明串珠菌的碳代谢调控研究提供第一手资料,该文综述了明串珠菌的碳代谢途径、发酵调控和基因表达调控.     

虾青素化学和生物合成研究进展

虾青素是一种重要的次级类胡萝卜素,具有极强的抗氧化性能,在食品、化工、医疗、水产养殖等方面具有广泛应用。虾青素的合成方法有化学合成及生物合成,化学合成是目前商业化虾青素来源,但生物合成的虾青素更安全,在食品、保健品行业更受欢迎。研究发现生物体内虾青素的代谢合成与油脂代谢路径间存在着一定的联系。本文综述了虾青素的化学合成法和生物合成法,重点综述了微生物中参与虾青素生物合成的关键基因及其代谢调控网络。概述了利用随机诱变、代谢工程、酶工程等手段提高细菌、酵母、海洋真核微生物等虾青素合成积累的研究进展。本文可为虾青素的高效合成研究提供理论指导。     

无机盐渗透压对假丝酵母SK25.001发酵生产赤藓糖醇的影响

以假丝酵母SK25.001为生产菌,通过研究其发酵产赤藓糖醇的碳源、氮源、碳氮比以及NaCl、KCl对其发酵产赤藓糖醇的影响,来探索无机盐(NaCl,KCl)渗透压对赤藓糖醇发酵的影响。结果发现,葡萄糖、酵母粉分别是其最佳碳源和氮源,最佳碳氮比为20∶1,转化率达到了14.2%;向发酵培养基中添加不同浓度的KCl或NaCl后发现,菌体生长速度随着KCl或NaCl浓度增大而降低,在KCl浓度为0.4 mol/L或NaCl浓度为0.3 mol/L时赤藓糖醇产量达到最大,达到了18.4 g/L和17.4 g/L;将NaCl和KCl的浓度用渗透压表示发现赤藓糖醇的转化率随着渗透压的增大而升高,高渗透压抑制菌体的生长。     

耐高渗酵母产赤藓糖醇的影响因素

球拟酵母OS-194是一株单产赤藓糖醇的耐高渗酵母,该菌株高产赤藓糖醇的最佳培养基配方为葡萄糖10g/dL,酵母膏0.5g/dL,尿素0.1g/dL.最适培养条件是在摇瓶转速150r/min的条件下于35℃培养4d.在上述培养条件下,该菌株赤藓糖醇的耗糖转化率高达29.6%.磷是限制OS-194菌株高产赤藓糖醇的主要因素,当培养液中的磷质量浓度低于31.5mg/L时,赤藓糖醇的产量最高;随着磷质量浓度的升高,该菌株赤藓糖醇的产量降低,而酒精的产量和生物量却有明显升高.同时,OS-194菌株还能利用果糖、蔗糖和D-甘露糖产赤藓糖醇.     

生物法合成α-酮戊二酸及其衍生物的研究进展

α-酮戊二酸是三羧酸循环的中间代谢产物,参与氨基酸、维生素和有机酸的合成及能量代谢,具有广泛的应用前景。该研究从α-酮戊二酸及其衍生物的应用、生物合成途径及代谢调控、生物法合成策略等方面综述了生物法合成α-酮戊二酸及其衍生物的研究进展,旨在为生物法合成α-酮戊二酸及其衍生物以及生产菌株的代谢工程研究提供参考。