吡咯喹啉醌连续发酵工艺初探

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinine, PQQ)的微生物发酵生产中,常用补料分批发酵法,但是其发酵前期菌体生长较慢,发酵后期产量下降较快,整个发酵周期的生产效率较低。为了提高PQQ的发酵生产效率,初步研究了使用生丝微菌(Hyphomicrobium sp.)进行单级连续发酵生产PQQ的工艺。以PQQ补料分批发酵时产率最高的时刻作为连续发酵的起点,分别进行了PQQ的恒浊法连续发酵和恒化法连续发酵的研究。实验结果表明,以0.008 7 h^-1的稀释率进行PQQ恒浊法连续发酵更好,发酵液中的菌体浓度能够保持稳定且发酵产量较高。与补料分批发酵相比,恒浊法连续发酵可以提高PQQ的生产效率(80.7%),同时还提高了底物甲醇的转化率(36.5%),具有良好的工业应用前景。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高产辅酶Q10类球红细菌的选育及发酵优化

辅酶Q10(coenzyme Q10,CoQ10)是一种淡黄色的脂溶性醌类,常见于动植物和微生物的细胞内膜中,是天然的抗氧化剂和细胞代谢激活剂。该研究以1株具有CoQ10生产能力的类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)为出发菌株,其在摇瓶水平上初始CoQ10产量为136.47 mg/L,通过常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)诱变和多孔板高通量筛选相结合的方法,确定了ARTP诱变处理的时间为120 s,致死率为90%。在孔板初筛阶段,从5 184株菌的突变菌库采用高通量筛选方法获得8株高产菌株,经过复筛得到1株CoQ10的高产突变菌株7p22,其摇瓶水平CoQ10产量达到158.44 mg/L,相比出发菌株提高了16.1%。验证其遗传稳定性后,进一步优化了碳源、前体物质、金属离子等,提高了辅酶Q10的产量。最后,在5 L发酵罐上对突变菌株进行培养条件的优化,CoQ10产量提高至1 640.6 mg/L。该研究所使用的结合筛选因子和Craven test检测法的高通量筛选方法可以实现简单、高效...     

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。     

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。     

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。     

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。     

酯酶高产菌株的诱变选育与发酵条件优化研究

通过~(60)Co诱变产酯酶(Esterase,EC3．1．1．1)裂褶菌(Schizophyllum commune)ZM37．8,获得稳定的正突变高产菌株E1。研究了E1菌株发酵生产酯酶的培养基组成及发酵条件优化,培养基组成为蔗糖2%,NH_4Cl 0．5%,K_2HPO_4 0．1%,MgSO_4·7H_2O 0．05%, FeSO_4·7H_2O 0．001%,NaCl0．1%;最佳发酵条件为32℃,pH值为6．3,装液量50 mL/250 mL,160 r/min培养48h,裂褶菌E1菌株的酶活提高到87．56U/mL。     

γ-聚谷氨酸高产菌株选育及发酵条件优化

本研究从实验室保藏的产γ-聚谷氨酸地衣芽孢杆菌作为出发菌株,采用60Co-γ射线辐照和ARTP诱变协同复合诱变技术,筛选出了一株γ-聚谷氨酸高产菌株FA-22,产量达20.63g/L.通过对其培养基组分和摇瓶培养条件优化,确定了菌株FA-22的最适发酵培养基组分:L-谷氨酸20.0g/L、柠檬酸12.0 g/L、甘油9...     

高产几丁质酶菌株的诱变选育及发酵条件的优化

以粘质沙雷氏菌G3-1为出发菌株,通过紫外-LiCl和微波-LiCl两轮复合诱变,得到一株产酶能力高且遗传稳定的突变株GF-21,通过单因素实验和正交实验对突变株GF-21的发酵培养基和发酵条件进行优化。结果表明,最优发酵培养基成分为:乳糖6 g/L,尿素10 g/L,KCl 1.0 mmol/L,NaCl 5 g/L,胶体几丁质10 g/L,此时,几丁质酶活力为4.73 U/mL,比优化前提高了109.3%,较出发菌株提高了470%;最优发酵条件为:培养基初始pH9.0,温度30 ℃,摇床转速220 r/min,接种龄5 h,接种量10%。本文为几丁质酶的生产应用奠定了良好的基础。     

金褐霉素高产菌株的选育及发酵条件的优化

采用单因素分析方法找到金褐链霉菌较适合的发酵培养基:玉米淀粉和葡萄糖为主要碳源,黄豆粉和酵母粉为混合氮源.较优的发酵条件为:接种体积分数为10%、pH 7.5、装液体积分数为20%、种龄为40 h、转速为220 r/min、发酵时间为66 h,其产素单位达到2 897.41 μg/mL.金褐链霉菌原始菌株经紫外诱变,照射时间30 s的金褐霉素产量最高.     

埃博霉素B高产菌株的选育及发酵工艺优化

以纤维堆囊菌(Sorangium cellulosum)So F5-76为诱变出发菌株,经紫外(UV)和亚硝基胍(NTG)复合诱变和筛选,获得一株高产突变菌株So F5-H23,其发酵产埃博霉素B的量可达79.83 mg/L,比出发菌株提高了1.27倍。通过Plackett-Burman实验和响应面分析法对纤维堆囊菌产埃博霉素B的发酵工艺进行优化。得到最佳发酵工艺为:马铃薯淀粉4.8 g/L,葡萄糖0.5 g/L,脱脂奶粉2.3 g/L,豆饼粉2 g/L,七水硫酸镁2 g/L,无水氯化钙2 g/L,EDTA-Fe3+2 m L/L,微量元素(TE)0.5 m L/L,吸附树脂2%,培养基初始p H 7.4,装液量50 m L,接种体积分数8%,温度30℃。在此最优条件下埃博霉素B产量为108.67 mg/L,比优化前提高了36.13%,此产量是国内外报道的埃博霉素最高产量。     

果胶酶高产菌株的激光选育及发酵条件的优化

利用氦氖激光诱变原生质体筛选到了一株产果胶酶性能稳定且酶活明显提高的突变株ZH-2。其最适发酵条件为：以2％桔皮粉＋1％乳糖作碳源，以1％（NH4）2SO4＋0．3％酵母膏作氮源，在起始pH7．0，33℃摇床发酵32h左右达产酶高峰。分析ZH-2所产果胶酶的性质得出，酶作用最适条件为：pH6．5，50℃，以聚半乳糖醛酸为底物，酶的热稳定性实验显示，50℃保温60min后，酶活力基本不变。     

L-苏氨酸高产菌株的选育及发酵条件优化研究

采用L-苏氨酸生产菌HXS101(AHVR,Ile-)为出发菌株,经NTG诱变处理,选育出一株L-苏氨酸高产菌株HXS315为目的突变株,在10L发酵罐产酸率最高达到94.4 g/L (36 h),然后对其进行发酵条件优化,使菌株HXS315的L-苏氨酸10L发酵罐产酸率提高到105.1g/L (36h).