小球藻(Chlorella zofingiensis)生物合成虾青素的应用前景

虾青素是一种具有超强抗氧化特性的酮式类胡萝卜素,在食品和医药领域有着极广阔的应用前景。小球藻(Chlorella zofingiensis)的虾青素合成能力被报道后,倍受国内外学者关注。本文综述了近年来国内外在C.zofingiensis虾青素生物合成方面的研究进展,包括虾青素合成有关的诱导条件、虾青素合成过程中的生理变化、虾青素合成途径以及合成酶表达的分子调控等方面,并对小球藻C.zofingiensis的产业化前景进行了展望。     

法夫酵母生物法生产虾青素的研究进展

虾青素是一种酮式类胡萝卜素,在功能饲料、食品、化妆品和医药等方面具有广阔的应用前景.法夫酵母是天然生产虾青素的主要微生物之一,本文旨在介绍通过基因工程培养、诱变及发酵工艺优化等方法来提高法夫酵母生物合成虾青素的新进展.     

虾青素的功能及其微生物工程菌构建研究进展

虾青素是一种抗氧化能力超强的类胡萝卜素,在保健品、食品添加剂、化妆品、医药等方面具有广阔的市场需求。微生物生长速度快,生长需要的营养物质相对于虾青素来说非常便宜,因此科研工作者采用代谢工程手段构建工程菌来生产虾青素。该文综述虾青素的功能及其应用、虾青素来源、虾青素合成途径及利用合成生物学提高微生物积累虾青素的方法,以期为相关科研人员进一步高效合成虾青素提供思路。     

微生物法生产虾青素的研究进展

虾青素是一种萜烯类不饱和化合物,具有很强的抗氧化活性,同时还具有抗癌、增强免疫、护眼、保护心脑血管等其他诸多生理功能。天然虾青素主要来源于藻类、酵母以及海洋生物中。目前应用于市场的虾青素主要包括雨生红球藻虾青素、酵母虾青素以及化学合成虾青素。雨生红球藻的培养时间长,生长条件要求苛刻,使得虾青素价格昂贵;化学合成虾青素为混合构型虾青素,抗氧化能力低于天然虾青素,安全性较差。该文介绍了虾青素的结构性质、虾青素来源和生产方法,着重讲述红法夫酵母（Phaffia rhodozyma）生产虾青素的生物合成途径、发酵培养条件以及虾青素的破壁提取和纯化方法,为虾青素工业化生产提供一定理论基础。     

功能因子虾青素研究概况

虾青素是一种酮基类胡萝卜素,其特有的保健功能一直吸引着消费者们的关注。本文介绍了虾青素的命名、结构特征和基本物理化学性质,并综述其资源、制备技术、体内代谢、健康功能、法规状态等方面。综述结果表明:虾青素资源丰富,具有优秀的健康功能,是优良的食品功能因子。依据现有法规依据,虾青素在保健食品和膳食补充剂中具有良好的应用前景。     

天然虾青素的研究进展

对天然虾青素的研究概况进行了综述。虾青素有多种结构形式,具有抗氧化抗衰老等生物活性,在食品、药品、饲料添加剂以及化妆品领域都具有广阔的应用空间。目前天然虾青素的来源主要是海藻和微生物,针对目前天然游离虾青素的工业化分离纯化面临的问题,对未来的发展进行了展望。     

乙醇促进法夫酵母虾青素合成的机理及其代谢调控

采用代谢通量分析的方法,分析乙醇促进法夫酵母生物合成虾青素的代谢调控机理。研究发现,乙醇促进法夫酵母细胞代谢中丙酮酸、乙酰辅酶A代谢节点处的通量,使流向虾青素合成途径的通量增加,是对照组通量的2.3倍,进而促进了虾青素的合成。根据代谢调控机理,对法夫酵母菌株JMU-MVP14合成虾青素代谢途径的α-酮戊二酸和5-磷酸核酮糖代谢节点进行调控,结果表明:在培养环境中添加0.5 g/Lα-酮戊二酸,能促进法夫酵母细胞生长,生长量提高0.4 g/L。添加3 g/L的谷氨酸时,法夫酵母总类胡萝卜素产量达67.9 mg/L,是对照试验总类胡萝卜素产量的1.7倍。     

发酵法生产虾青素的研究进展

虾青素（astaxanthin）是一种类胡萝卜素,具有很强的抗氧化活性,抗癌功能,显著的着色能力以及增强免疫力等功能。本文介绍了虾青素的生物活性及其在食品、化妆品、保健品、水产养殖和医药等领域的应用,并着重对虾青素的发酵法生产研究现状进行了综述,提出了虾青素未来的主要研究方向,以期为虾青素的研究开发和综合利用提供理论依据。     

食品中抗生素残留常用检测技术应用浅析

抗生素是由动物、植物或由放线菌属、真菌、细菌等微生物代谢产生的具有抑制或杀灭其他微生物一类次级代谢产物,除了生物合成,也可以通过化学合成和半合成来制备抗生素。抗生素可以随着食物链的传递不断累积,达到一定浓度后严重危害人体健康。而随着人民生活水平的不断提高,人们越来越重视滥用抗生素而导致的食品安全问题。近年来我国食品安全问题不断被曝光,动摇了国民对食品安全的信心。因此,需要通过不断优化食品中抗生素的分析检测技术来为食品安全提供支撑、为国民吃得放心提供保障。本文综述了食品中抗生素的常见检测技术：高效液相色谱法、液相色谱串联质谱法、气相色谱法、微生物法、免疫分析法、高效毛细管电泳法以及其他方法,并比较了各种方法的优缺点,为食品中抗生素的检测方法选择提供相关理论参考。     

微生物生产天然虾青素的合成途径及其研究进展

虾青素是一种天然存在的类胡萝卜素，具有重要的生物活性，如着色功能、高抗氧化性、抗癌、抗炎等。动物机体对反式虾青素吸收利用率、着色能力和抗氧化活性更高。微生物生产天然虾青素成为研究热点，一是利用藻类生产，二是利用酵母发酵生产。文章着重阐述了微生物生产天然虾青素的合成途径、红酵母产虾青素的研究进展及其功效与应用，为红酵母发酵生产虾青素提供一定的理论基础和参考。     

生物合成己二酸的代谢工程研究进展

己二酸是一种重要的大宗化学品,主要用于合成尼龙和聚氨酯泡沫塑料,市场需求巨大,其高效生物合成至今还未实现。本文概括了酿酒酵母中构建和优化新的己二酸合成途径研究进展。首先,通过体内及体外活性测试,对催化每一步反应的酶进行筛选,构建初步的代谢途径。利用组学分析诊断和定位生物合成途径的瓶颈。对于途径中的限速酶采用蛋白质工程手段进行改造。其次,利用合成生物学和代谢工程手段优化代谢途径。优化手段具体包括:通过模块化优化,平衡各个基因之间的表达;利用蛋白支架,构建酶反应的流水线,减少中间产物的扩散,提高反应效率;通过RNA干扰技术抑制竞争代谢途径的流量,提高目标代谢途径的通量。最后,利用CRISPR/Cas9及全局转录机器工程(gTME)等最新技术进行基因组编辑、重排转录网络,最终获得己二酸的高产菌株及适用于高效生产其他芳香族化合物的底盘酵母菌株。     

酿酒酵母异源合成柠檬烯的研究进展

植物萜类化合物是以异戊二烯为结构单位的一大类植物天然的次生代谢产物。柠檬烯属于单萜类化合物,具有抑菌、增香、抗癌、止咳、平喘等多种功能,因此在食品、药品、化妆品、医疗等领域具有广泛的应用前景。目前柠檬烯的生产主要是从植物中提取,受到季节性原材料、产物分离纯化复杂、产率低等因素的限制,而化学合成又存在能耗高、污染严重等缺点。随着合成生物学技术的兴起,诞生了以微生物生物合成法生产柠檬烯的新方法,该方法具有能耗低、绿色环保、可持续等优势。然而微生物法合成柠檬烯也存在低产量、低效率等问题,这就限制了其商业化,因此构建高效的异源合成柠檬烯微生物细胞工厂,实现微生物发酵法替换传统的植物提取法,具有重要的经济与社会效益。本文主要回顾了近几年利用代谢工程改造酿酒酵母异源合成柠檬烯取得的成就,阐述了以酿酒酵母作为底盘微生物,利用代谢工程和合成生物学的手段构建高产柠檬烯的合成策略,还讨论了如何减轻柠檬烯对宿主细胞的毒性和提高宿主对柠檬烯的耐受性。     

模块化共培养技术在代谢工程领域的应用及研究进展

利用代谢工程方法生物合成目标产物时,需要为设计好的生物合成途径筛选一个合适的微生物宿主,关于此方面的研究在过去十几年中已取得了巨大的成果。随着代谢工程领域的发展,有很多先进的方法被不断地建立与应用,这就对微生物宿主细胞提出了更高的要求。近期的许多科学研究应用共培养体系来减轻细胞压力,从而提高目标产物的产量。模块化共培养体系由多种工程生物菌株组成,可对生物合成进行模块化构建。这种新兴的模块化共培养的工程方法可以广泛地应用于代谢工程领域,具有很高的应用价值。本文总结并讨论了模块化共培养工程方法的优势以及主要面临的挑战,同时对模块化共培养工程的研究进展进行了概述。     

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。     

破囊壶菌属微生物中超长链多不饱和脂肪酸的生物合成及其代谢工程应用

超长链多不饱和脂肪酸（VLCPUFAs）包括ARA、EPA、DHA等不但能营养机体,又具有独特生理功能而受到广泛的关注。破囊壶菌属微生物作为VLCPUFAs主要生产者,是鱼类、贝类等海洋生物富集积累VLCPUFAs的重要来源。许多研究指出,破囊壶菌具有大规模工业化生产VLCPUFAs的潜力。但是,目前对其的生物合成途径和组装机理仍未清楚。该综述从破囊壶菌属微生物的生物合成途径、储藏性脂质的组装机理和提高VLCPUFAs产量的基因工程策略三个方面进行介绍,着重对其VLCPUFAs的生物合成途径,及其油脂组装机理开展详细的介绍,并整理、结合一些较为前沿的研究发现对这些途径研究的潜在应用进行探讨,提高人们对破囊壶菌的生物合成及甘油酯组装途径的认知。研究表明,通过异源表达参与VLCPUFAs合成的基因,能在微生物工程菌和油料作物中产生EPA、DPA和DHA等功能油脂,含量能达到总脂的5%~40%,而通过基因工程敲除或改造破囊壶菌微生物的脂质合成途径基因,能提高破囊壶菌DHA产量约3%~55%。这些实例为指导VLCPUFAs的工业化生产,提供理论依据。     

类胡萝卜素代谢工程研究进展

类胡萝卜素是一类微生物、藻和植物体产生的重要天然色素。在食品、饲料、营养保健工业都有广泛的应用。文中从类胡萝卜素生物合成途径、相关基因分离,以及代谢调控其在微生物和高等植物中的生物合成等方面介绍类胡萝素代谢工程研究进展。     

Biotechnological production of zeaxanthin by microorganisms

BackgroundZeaxanthin is a natural xanthophyll carotenoid that is widely produced by plants, algae and microorganisms and plays a critical role in the prevention of age-related eye diseases, such as macular degeneration and cataracts. Zeaxanthin is also used in the food, pharmaceutical and nutraceutical industries because of its strong antioxidant and anti-cancer properties. To date, zeaxanthin has been primarily produced by extraction from natural resources, especially plants, which is costly and environmentally unfriendly. The biosynthesis of zeaxanthin by microorganisms has been reported in lots of works to provide another potential route for zeaxanthin production.Scope and approachIn this review, we discuss the zeaxanthin biosynthetic pathway, naturally occurring zeaxanthin-accumulating microorganisms containing bacteria and microalgae, the optimization of fermentation conditions using these microorganisms, and zeaxanthin production using microbial cells factory constructed by metabolic engineering. The different metabolic engineering strategies and the zeaxanthin-accumulating level of the reviewed wild and engineered microorganisms are also considered. Furthermore, this work presents perspectives concerning the microbial production of zeaxanthin, especially the trends to construct the metabolically engineered microorganisms for zeaxanthin production.Key findings and conclusionsTo date, all the reported wild zeaxanthin-accumulating microorganisms belong to either bacteria or microalgae, while most of the reported engineering microorganisms for zeaxanthin production are Escherichia coli or yeast. A feasible strategy for zeaxanthin production is the use of metabolic engineering to construct a zeaxanthin-accumulating microbial cells factories followed by the optimization of fermentation with the engineered strain. Besides the simple overexpression of the biosynthesizing genes, the dynamic regulation of the constructed pathway has also been used for zeaxanthin production by metabolic engineering. Construction of better microbial cells factories which produce more zeaxanthin will profit from the breakthrough of the following fields: Introduction of higher plant zeaxanthin biosynthesizing genes into microorganisms; Characterization of novel zeaxanthin pathway genes from the wild microorganisms producing high level of zeaxanthin; Deep investigation of the farnesyl diphosphate formation pathway; Construction of microbial host with weak antioxidative capacity.     

食品中展青霉素的产生机制及污染防控策略

展青霉素是由真菌产生的一种聚酮类次级代谢产物,是污染水果及其加工制品的最重要的真菌毒素之一。食品中污染的展青霉素主要由扩展青霉(Penicillium expansum)产生。P.expansum是常见大宗和特色果品的主要采后病原菌,其在引起果实腐烂的同时产生大量的展青霉素,伴随鲜食流通和加工过程进入食物链,危害消费者的健康。展青霉素可侵害人和动物的多个器官,引起急性和慢性症状。由展青霉素污染引起的食品安全问题越来越得到重视,展青霉素的相关研究逐渐成为热点。对展青霉素的产生和调控机制研究进行了系统的总结,介绍了展青霉素生物合成基因簇的组成,生物合成途径中不同步骤的催化酶,展青霉素生物合成和中间产物转运的分子路径;从合成途径特异性调控因子,光、pH值、碳源、硫源等环境信号-全局性调控因子,以及参与组蛋白甲基化和乙酰化修饰的表观遗传因子等不同层次归纳了展青霉素生物合成的复杂调控网络。从源头防控和直接脱除2个方面阐述了食品中展青霉素污染的防控策略,分别概述了基于物理、化学和生物原理的主要防控技术,并讨论了不同防控策略的优缺点。最后,讨论了展青霉素产生机制研究与污染防控技术研发的关系,并指出绿...     

共轭亚油酸生物合成及其对肠道菌群影响的研究进展

共轭亚油酸(CLA)是一种人和动物自身无法合成但又不可缺少的脂肪酸,它具有抗癌、抗肥胖、抗动脉粥样硬化、抗糖尿病等潜在生理功能,被广泛用作食品营养补充剂。由于天然CLA来源较少、化学合成副产物较多,而利用乳酸菌生物合成的CLA结构单一且转化效率高,是一种有前景的合成方法。目前微生物将亚油酸(LA)转化为CLA的机制主要有2种,即以瘤胃微生物为主的生物氢化合成和乳酸菌为代表的多酶系合成。现有研究表明,CLA具有调节肠道菌群的作用,并指出其潜在生理功能可能与其对肠道微生态的影响密切相关。文章总结了CLA生物合成和影响因素,分析了CLA的生物合成机制以及其对肠道菌群的调节作用,为进一步筛选出高产CLA菌株和CLA的产业化应用提供理论依据。     

环二鸟苷酸调控细菌胞外多糖生物合成的研究进展

细菌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)是细菌生长代谢过程中自身合成并分泌到细胞壁外的一种次级代谢产物,可以调节细胞对不同基质的初始附着,保护细胞抗环境胁迫和脱水。作为潜在的益生元,EPS具有安全,无毒和特殊的理化性质,广泛应用在食品、医药、生物和工业等领域。然而,细菌代谢系统复杂,EPS的生物合成机制仍未得到全面解析。环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)作为一类重要的第二信使,在细菌的生物被膜形成、运动性、黏附、毒力以及EPS合成等众多生理活动上发挥重要的调控作用。c-di-GMP转录调控机制的解析,为探明细菌EPS的生物合成机理提供了全新的思路。本文详细总结了c-di-GMP的特性及合成降解途径,重点综述c-di-GMP在介导细菌EPS生物合成过程中的调控机理。本篇综述为揭示细菌EPS生物合成机理和构效关系的研究提供理论基础。